如图所示电路,设电源电压不变,灯丝电阻不随温度变化,滑动变阻器的最大阻值为R。当开关S1、S2断开,滑动变阻器的滑片P位于A端时,电压表V2示数为U2,电阻R2和滑动变阻器消耗的总功率为P1=1W;当开关S1断开,S2闭合时,电压表V1示数为U1,灯正常发光,电流表的示数为I;当开关S1、S2都闭合时,接人电路的滑动变阻器阻值为最大值的3/4时,电流表的示数与I相比变化了ΔI=0.6A,滑动变阻器消耗的电功率为P2=4.8W。已知 U1:U2=6:5。求:
(1)灯正常发光时通过灯L的电流;
(2)当开关S1、S2都闭合时,电路消耗总功率的最小值。
解:当开关S1、S2都断开,滑动变阻器的滑片P位于A端时,电路如图甲所示;当开关S1断开、S2闭合时,电路如图乙所示;当开关S1、S2都闭合时,电路如图丙所示。
(1)由题意和图甲可知,
由题意和图乙、图丙可知,
由②式可得R2=5RL-R ⑤
由①、②、④式可得R2=2R -RL ⑥
由⑤、⑥式可得R =2RL,R2=3RL代人③式得灯正常发光时通过灯L的电流I,I=U1/RL=0.6A;
(2)由④式和R=2RL、U1/RL =0.6A,可得 U1=12 V,R =40 Ω,RL = 20 Ω,R2 =60Ω,
由答案图丙和上面的计算可知,当滑动变阻器R= 40Ω时,电路消耗的总功率最小,
P总 =PL +P2+PR =13.2W。( 其他解法答案正确即可)