当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片P移到A端时,等效电路如图甲所示;当开关S1断开、S2闭合时,等效电路如图乙所示.
(1)∵P=I2R,且I1:I2=4:5,
∴
=P2 P′2
=(
I21R2
I22R2
)2=(I1 I2
)2=4 5
;16 25
(2)当开关S1、S2都断开,滑动变阻器的滑片P在C点时,等效电路如图丙所示:
∵串联电路中各处的电流相等,且U1:U2=1:2,
∴根据欧姆定律可得:
=U1 U2
=
I3(R1+RC)
I3(RC+R2)
=
R1+RC
RC+R2
,1 2
整理可得:RC=R2-2R1-------------①
∵P2′=30W,PC=10W,
∴
=P′2 PC
=
I23R2
I23RC
=R2 RC
=30W 10W
-----②3 1
又∵在甲、乙电路中,电源的电压不变,
∴
=I1 I2
=
R1+R2
RA+R2
,4 5
整理可得:4RA=R2+5R1-----------③
由①②③可得:R1=RC,R2=3RC,RA=2RC,
当开关S1、S2都闭合时,只有R2接入,电路消耗的功率为最大;当R1、R2、滑动变阻器RA全部串联接入电路时,消耗的功率为最小;
∴
=Pmax Pmin
=
U2 R2
U2
R1+R2+RA
=
R1+R2+RA
R2
=
RC+3RC+2RC
3RC
.2 1
答:(1)电阻R2的功率P2与P2'的比值为16:25;
(2)通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P,电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为2:1.