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P 8.3-20 The circuit shown
in Figure P 8.3-20 is at steady state before the switch closes. Determine i(t) for t ≥ 0. |
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Figure
P 8.3-20 |
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The standard form of the
current in the inductor is |
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So just before the switch is
thrown the circuit is in steady state, so the inductor looks like a short
circuit and the whole circuit looks like |
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The two 20 Ω resistors are in parallel and
their effective resistance is |
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The total effective resistance
is therefore 15 Ω
as the 5 Ω and 10 Ω are in series, so the current
in the circuit is |
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Now since the two 20 Ω resistors are in parallel and
equal in magnitude, the current will divide in half and so the |
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After the switch is thrown and
the enough time passes for steady state, the circuit would now look like |
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Again find the effective resistance so we can
find the total current. Clearly the 5 Ω and the upper right 20 Ω resistors are in parallel and
we get an effective resistance of |
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Again having two 20 Ω resistors in series provides
a 10 Ω resistance and so we
have a circuit now that looks like this |
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Therefore the total resistance
is 14 Ω and the total current
is |
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Again the two 20 Ω resistors split the current
evenly so the long term current is |
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However, the 5 Ω and the 20 Ω resistor will
split the current with 4/5’s going through the 5 Ω and 1/5 going through the
20 Ω. So the current flowing
through the inductor is |
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Alternatively could set up and
solve mesh currents |
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So Mesh equations can be
written |
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Plugging into MATLAB yields |
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ans = 'i1 = 1.7143 A' 'i2 = 0.34286 A' 'i3 = 0.85714 A' 'iL = 0.51429
A' |
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Similar to what we got from current
division |
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Now we need Thevenin resistance which would look like |
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This can be redrawn as |
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This can be simplified to |
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So the Thevenin
resistance is |
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And |
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So plugging into standard from
for current we get |
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MATLAB code follows: |
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%Program
to solve PH 320 Homework Problem P8.3-20 %version
2019-07-09 DW Donovan clear all; RR = [(5 + 20)
-5 -20; -5 (5 + 20) 0; -20 0 (20 +20)]; VV = [24 0
0]'; II = RR\VV; i1 = II(1); i2 = II(2); i3 = II(3); iL = i3-i2; ans ={['i1 = ' num2str(i1) ' A']; ['i2 = ' num2str(i2) ' A']; ['i3 = ' num2str(i3) ' A']; ['iL = ' num2str(iL) ' A']}; ans %{ ans = 'i1 = 1.7143 A' 'i2 = 0.34286 A' 'i3 = 0.85714 A' 'iL = 0.51429
A' %} |
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