总功率就是IU=I^2R(U就是电源电压)
开关S闭合前U=I(n)*R2(其中n只是用来区别符号)
开关闭合后I总=U/R1+U/R2
又因为开关闭合前后总够率之比为3:4
所以U*I(n)*4=U*I总*3
U可以消掉,可得I(n)*4=I总*3
I(n)用U/R2表示I总用U/R1+U/R2表示
可得U/R2*4=(U/R1+U/R2)*3
U可以再次消掉,可得4/R2=3/R1+3/R2
由于R1是已知数,所以R2=4欧姆
(1)只闭合S1时,灯L和R1串联,如图1,
电源电压:
U=I(R1+RL)=0.6A×(5Ω+10Ω)=9V;
(2)闭合S1、S2、S3,滑片移到b端(R2全连入)时,如图2,R1和R2并联,
电路中的总电阻:
R=?
| U |
| I总 |
| 9V |
| 2A |
∵
| 1 |
| R |
| 1 |
| R1 |
| 1 |
| R2 |
∴R2=
| RR1 |
| R1?R |
| 4.5Ω×5Ω |
| 5Ω?4.5Ω |
(3)只闭合S2时,如图3所示,灯L和R2串联,
为保证电路安全,要考虑电压表的量程、电流表的量程是否合适,以及灯两端的电压要小于等于8V:
①对于电流表,量程为0~3A,当滑动变阻器连入电阻为0时,电流最大:
I大=
| U |
| RL |
| 9V |
| 10Ω |
∴当滑片左右移动时,电路中的电流不会超出电流表的量程;
②对于电压表,量程为0~3V,滑动变阻器两端的最大电压U大=3V,此时连入的电阻最大:
∵I=
| U?U大 |
| RL |
| U大 |
| R大 |
∴R大=
| U大R大 |
| U?U大 |
| 3V×10Ω |
| 9V?3V |
③由题知,UL=8V是灯泡正常工作时的电压,超过此电压灯泡容易损坏,
此时滑动变阻器两端的电压最小(U小=U-UL=9V-8V=1V),连入电路的电阻最小:
∵I′=
| UL |
| RL |
| U小 |
| R小 |
∴R小=
| U小RL |
| UL |
| 1V×10Ω |
| 8V |
由①②③可知,为保证电路安全,滑动变阻器连入的电阻范围是1.25Ω-5Ω.
答:(1)电源电压为9V;
(2)变阻器的最大阻值为45Ω.
(3)在保证电路安全的情况下,变阻器连入电路的阻值范围为1.25Ω-5Ω.


