Analisis Lanjutan Sirkuit DC Reaktif dengan Kondisi Awal Non-Nol

Ada keadaan ketika Anda mungkin perlu menganalisis sirkuit DC reaktif ketika nilai awal tegangan dan arus tidak masing-masing dari keadaan sepenuhnya “terosong”. Dengan kata lain, kapasitor mungkin dimulai pada kondisi terisi sebagian daripada nol volt, dan induktor mungkin dimulai dengan sejumlah arus yang sudah melalui alirannya, daripada nol seperti yang telah kita asumsikan sejauh ini.

Ambil sirkuit ini sebagai contoh, dimulai dengan saklar terbuka dan selesai dengan saklar dalam posisi tertutup:

 

 

Karena ini adalah sirkuit induktif, kita akan memulai analisis kita dengan menentukan nilai awal dan akhir untuk arus. Langkah ini sangat penting saat menganalisis sirkuit induktif, karena nilai awal dan akhir tegangan hanya dapat diketahui setelah arus telah ditentukan! Dengan saklar terbuka (kondisi awal), ada total (seri) resistansi 3 Ω, yang membatasi arus akhir dalam sirkuit hingga 5 ampere:

 

 

Jadi, bahkan sebelum saklar ditutup, kita memiliki arus melalui induktor sebesar 5 ampere, daripada dimulai dari 0 ampere seperti dalam contoh induktor sebelumnya. Dengan saklar tertutup (kondisi akhir), resistor 1 Ω disingkat (dilaporkan), yang mengubah total resistansi sirkuit menjadi 2 Ω. Dengan saklar tertutup, nilai akhir untuk arus melalui induktor akan menjadi:

 

 

Jadi, induktor dalam sirkuit ini memiliki arus awal 5 ampere dan arus akhir 7,5 ampere. Karena “waktu” akan berlangsung selama saklar ditutup dan R₂ disingkat, kita perlu menghitung konstanta waktu kita dari L₁ dan R₁: 1 Henry dibagi 2 Ω, atau τ = 1/2 detik. Dengan nilai-nilai ini, kita dapat menghitung apa yang akan terjadi pada arus seiring waktu. Tegangan di seluruh induktor akan dihitung dengan mengalikan arus dengan 2 (untuk sampai pada tegangan di seluruh resistor 2 Ω), lalu menguranginya dari 15 volt untuk melihat apa yang tersisa.

Jika Anda menyadari bahwa tegangan di seluruh induktor dimulai pada 5 volt (kali saklar pertama kali ditutup) dan meredap ke 0 volt seiring waktu, Anda juga dapat menggunakan angka-angka ini untuk nilai awal/akhir dalam rumus umum dan menghasilkan hasil yang sama:

 

 

Waktu (detik) Tegangan Baterai Tegangan Induktor Arus 0 15 V 5 V 5 A 0,1 15 V 4,094 V 5,453 A 0,25 15 V 3,033 V 5,984 A 0,5 15 V 1,839 V 6,580 A 1 15 V 0,677 V 7,162 A 2 15 V 0,092 V 7,454 A 3 15 V 0,012 V 7,494 A

 

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Sirkuit Konstanta Waktu