BerandaSainsFisikaRangkaian Listrik - Sirkuit Orde Pertama - Bagian 38

Rangkaian Listrik – Sirkuit Orde Pertama – Bagian 38

Sebuah rangkaian dideskripsikan oleh persamaan:

$$\frac{di}{dt} + 3i = 2u(t)$$

Tentukan $i(t)$ untuk $t > 0$ jika diketahui kondisi awal $i(0) = 0$.

Pengerjaan soal ini sudah pernah dibahas pada artikel ini. Intinya kamu harus menentukan solusi homogen dan solusi partikular dan menjumlahkan keduanya.

Tentukan Solusi Homogen

Untuk mencari solusi homogen, kita buat hasilnya adalah nol

$$\frac{di}{dt} + 3i = 0$$

$$\frac{di}{dt} = -3i$$

$$\frac{1}{i}di = -3 dt$$

Catatan: integral dari $\frac{1}{x}dx$ adalah $\ln (x)$

$$\ln (i) = -3t + C$$

Ubah ke bentuk domain waktu:

$$e^{\ln (i)} = e^{-3t + C}$$

$$i = e^{-3t} \cdot e^{C}$$

$$i = e^{-3t} C$$

$$i = Ce^{-3t}$$

Catatan: eksponensial dengan logartima natural menghasilkan 1

Tentukan Solusi Partikular

Untuk $t > 0$, $u(t) = 2$. Karena inputnya konstan, kita asumsikan $i_p$ adalah konstanta $K$.

Nilai dari $\frac{di}{dt} = 0$

$$0 + 3K = u(t)$$

$$0 + 3K = 2 \rightarrow i_p = \frac{2}{3}$$

Ubah ke bentuk domain waktu

$$i_p(t) = \frac{2}{3}$$

Tentukan Solusi Akhir

Kita susun solusi akhir

$$i(t) = i_h(t) + i_p(t)$$

$$i(t) = Ce^{-3t} + \frac{2}{3}$$

Substitusi nilai yang ada

$$0 = Ce^{-0} + \frac{2}{3}$$

$$0 = C + \frac{2}{3} \rightarrow C = -\frac{2}{3}$$

Susun ulang persamaan

$$\mathbf{v(t) = \left(-\frac{2}{3}e^{-t} + \frac{2}{3} \right) u(t) \text{A}}$$

$$\mathbf{v(t) = \frac{2}{3}(-e^{-t} + 1) u(t) \text{A}}$$

 

Artikel Terkait

Tinggalkan komentar

Silakan masukkan komentar anda!
Silakan masukkan nama Anda di sini

Artikel Terbaru

Artikel Populer