解析:
(1)当只闭合S2时,原电路为L1和L2组成的串联电路。故电路中的最大电流为两灯泡中额定电流较小的。两灯泡的额定电流分别是
I1= | P1 | = | 3W | =0.25A |
U1 | 12V |
I2 | P2 | = | 6V | =0.5A |
U2 | 12V |
可见,电路允许通过的最大电流是0.25A
两灯泡的电阻是
R1= | U1 | = | 12V | =48Ω |
I1 | 0.25A |
R2= | U2 | = | 12V | =24Ω |
I2 | 0.5A |
故电路可加的最大电压是
Umax=Imax(R1+R2)=I1(R1+R2)=0.25A×(24Ω+48Ω)
=18V
(2)由于灯泡的额定电压相等,电阻不同,所以应将两灯泡并联,电源输出12V电压即可。可见,此时应S2断开,S1、S3闭合。
(3)设此时电源电压为U’,当只闭合S2时,R1、R2串联。根据题意知
( | U’ | )2R2=0.3……(Ⅰ) |
R1+R2 |
而仅闭合S1时,原电路是只有L1的简单电路。故
U’2 | =1.6……(Ⅱ) |
R1 |
而此时再将S1和S2同时闭合,则原电路为R1、R2并联。此时电流表示数变化值为R2中的电流,故
U’ | =0.8……(Ⅲ) |
R2 |
联立方程(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)并解之得:
U’=6V
R1=22.5Ω
R2=7.5Ω
(注:另一解因不符合R1>R2舍去)
①仅闭合S2时,R1、与R2串联。故R2消耗的电功率是:
P2=( | U’ | )2R2=( | 6V | )2×7.5Ω=0.3W |
R1+R2 | 22.5Ω+7.5Ω |
②③:从以上计算中,得知电源电压是6V,R1、R2的电阻分别是22.5Ω和7.5Ω
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