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P 7.3-1 The current, i, through a
capacitor is shown in Figure P 7.3-1. When v(0) = 0 and C = 0.5 F, determine and plot v(t), p(t), and w(t)
for 0 s < t < 6 s. |
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Figure
P 7.3-1 |
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We have two constant current
pieces and one linear piece. Use
points (2 s, 0 A) and (6 s, 0.8 A) Equation of a line can be found from |
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So we can write the current
equation as |
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And |
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And |
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So the voltage is |
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For Power we can use |
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For Energy w(t) use |
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MATLAB Plot Follows. One m-file makes all the plots in this
homework. |
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Note there is another way to
obtain this plot and that is to just let MATALB multiply and plot so |
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So the stripes are due to putting two
functions on the plot, one from the direct equation given above and the other
to using the relationship above. As expected the same plot results. |
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MATLAB Plot Follows. One m-file makes all the plots in this
homework. |
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Note there is another way to
obtain this plot and that is to just let MATALB multiply and plot so |
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So the stripes are due to putting two
functions on the plot, one from the direct equation given above and the other
to using the relationship above. As expected the same plot results. |
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MATLAB Plot Follows. One m-file makes all the plots in this
homework. |
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Here is a plot of all four electrical
quantities |
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Here is the MATLAB Code for
these plots |
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%Program
to solve PH 320 Homework Problem P7.3-1 %version
2019-04-04 DW Donovan clear all; C = 0.5; t1 = [0:
0.001: 2]'; t2 = [2:
0.001: 6]'; t3 = [6:
0.001: 8]'; t = [t1' t2'
t3']'; %Current
Function i1 = 0*t1; i2 = 0.2*(t2 -
2); i3 =
0.8*t3./t3; i = [i1' i2'
i3']'; |
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%VOltage Function v1 = 0*t1; v2 =
0.2*(t2.^2 - 4*t2 + 4); v3 = 1.6*t3 -
6.4; v = [v1' v2'
v3']'; %Power
Function Direct - a p1a = 0*t1; p2a =
0.04*t2.^3 - 0.24*t2.^2 + 0.48*t2 - 0.32; p3a = 1.28*t3
- 5.12; pa = [p1a'
p2a' p3a']'; %Power
Function - Mutliply - b p1b = i1.*v1; p2b = i2.*v2; p3b = i3.*v3; pb = [p1b' p2b'
p3b']'; %Energy
Function Direct - a w1a = 0*t1; w2a =
0.01*t2.^4 - 0.08*t2.^3 + 0.24*t2.^2-0.32*t2+0.16; w3a =
0.64*t3.^2 - 5.12*t3 + 10.24; wa = [w1a' w2a'
w3a']'; %Energy
Function - Multiply - b w1b =
0.5*C*v1.^2; w2b =
0.5*C*v2.^2; w3b =
0.5*C*v3.^2; wb = [w1b' w2b'
w3b']'; %Axis
Labels, Title and Legend Strings xt = 'Time, t,
(s)'; yi = 'Current, i, (A)'; yv = 'Voltage, v.
(V)'; yp = 'Power, P,
(W)'; yw = 'Energy, w,
(J)'; ya = 'Electrical
Properties in their own units'; tt2 = ['\newline PH
320 Homework Problem 7.3-1']; tt3 = ['\newline
D.W. Donovan - ' date]; tti = ['Current vs
Time plot']; ttv = ['Voltage vs
Time plot']; ttp = ['Power vs
Time plot']; |
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ttw = ['Energy vs
Time plot']; tta = ['All
Electrical Properties on one plot']; li = 'Current'; lv = 'Voltage'; lpa = 'Power
Direct'; lpb = 'Power
Multiply'; lwa = 'Energy
Direct'; lwb = 'Energy
Multiply'; figure plot (t, i, 'k-','LineWidth', 4) ttpi =[tti tt2 tt3]; title (ttpi) xlabel (xt) ylabel (yi) figure plot (t, v, 'k-', 'LineWidth',4) ttpv = [ttv tt2 tt3]; title (ttpv) xlabel (xt) ylabel (yv) figure hold on plot (t, pa, 'k-','LineWidth',4) plot (t, pb, 'r--','LineWidth',4) ttpp = [ttp tt2 tt3]; title (ttpp) xlabel (xt) ylabel (yp) figure hold on plot (t, wa, 'k-','LineWidth',4) plot (t, wb, 'b--','LineWidth',4) ttpw = [ttw tt2 tt3]; title (ttpp) xlabel (xt) ylabel (yw) |
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figure hold on plot (t, i, 'c-','LineWidth', 4) plot (t, v, 'g-', 'LineWidth',4) plot (t, pa, 'k-','LineWidth',4) plot (t, pb, 'r--','LineWidth',4) plot (t, wa, 'k-','LineWidth',4) plot (t, wb, 'b--','LineWidth',4) ttpa = [tta tt2 tt3]; title (ttpa) xlabel (xt) ylabel (ya) legend (li,
lv, lpa, lpb, lwa, lwb,'Location', 'NW') legend ('boxoff') |
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