欧姆定律的关系

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欧姆定律的关系范文第1篇

关键词：欧姆定律；适用范围；微观机理；导电材料；能量转化

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）12-0039-2

人教版《普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1》《欧姆定律》一节内容围绕电阻的定义式、欧姆定律和伏安特性曲线三部分展开，图1为教材的两段文字，意思是当金属导体的电阻不变时，伏安特性曲线是一条直线，叫做线性元件，满足欧姆定律；“这些情况”的电流与电压不成正比，是非线性元件，欧姆定律不适用[1]。随后，教材举例小灯泡和二极管的伏安特性曲线，指出两个元件都是非线性元件。在遇到欧姆定律时，不论是年轻教师还是学生常常感到疑惑：欧姆定律适用范围究竟是金属和电解质溶液还是线性元件？小灯泡是金属，又是非线性元件，究竟是否满足欧姆定律？

[导体的伏安特性曲线 在实际应用中，常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，这样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。对于金属导体，在温度没有显著变化时，电阻几乎是不变的（不随电流、电压改变），它的伏安特性曲线是一条直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。图2.3-2中导体A、B的伏安特性曲线如图2.3-3所示。

欧姆定律是个实验定律，实验中用的都是金属导体。这个结论对其他导体是否适用，仍然需要实验的检验。实验表明，除金属外，欧姆定律对电解质溶液也适用，但对气态导体（如日光灯管、霓虹灯管中的气体）和半导体元件并不适用。也就是说，在这些情况下电流与电压不成正比，这类电学元件叫做非线性元件。]

1 欧姆定律的由来

1826年4月，德国物理学家欧姆《由伽伐尼电力产生的电现象的理论》，提出欧姆定律：在同一电路中，通过某段导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。欧姆实验中用八根粗细相同、长度不同的板状铜丝分别接入电路，推导出 ，其中s为金属导线的横截面积，k为电导率，l为导线的长度，x为通过导线l的电流强度，a为导线两端的电势差[2]。当时只有电导率的概念，后来欧姆又提出 为导体的电阻，并将欧姆定律表述为“导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比。”

关于欧姆定律的m用范围，一直存在争议，笔者认为可以从不同角度进行陈述。

2 欧姆定律的适用范围

2.1 从导电材料看适用范围

欧姆当年通过对金属导体研究得出欧姆定律，后来实验得出欧姆定律也适用于电解质溶液，但不适用于气体导电和半导体元件。

从微观角度分析金属导体中的电流问题，金属导体中的自由电子无规则热运动的速度矢量平均为零，不能形成电流。有外电场时，自由电子在电场力的作用下定向移动，定向漂移形成电流，定向漂移速度的平均值称为漂移速度。电子在电场力作用下加速运动，与金属晶格碰撞后向各个方向运动的可能性都有，因此失去定向运动的特征，又回归无规则运动，在电场力的作用下再做定向漂移。如果在一段长为L、横截面积为S的长直导线，两端加上电压U，自由电子相继两次碰撞的间隔有长有短，设平均时间为τ，则自由电子在下次碰撞前的定向移动为匀加速运动，

2.2 从能量转化看适用范围

在纯电阻电路中，导体消耗的电能全部转化为电热，由UIt=I2Rt，得出 在非纯电阻电路中，导体消耗的电能只有一部分转化为内能，其余部分转化为其他形式的能（机械能、化学能等）， 因此，欧姆定律适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路。

金属导体通电，电能转化为内能，是纯电阻元件，满足欧姆定律。小灯泡通电后，电能转化为内能，灯丝温度升高导致发光，部分内能再转化为光能，因此小灯泡也是纯电阻，满足欧姆定律。电解质溶液，在不发生化学反应时，电能转化为内能，也遵守欧姆定律。气体导电是因为气体分子在其他因素（宇宙射线或高电压等条件）作用下，产生电离，能量转化情况复杂，不满足欧姆定律。半导体通电时内部发生化学反应，电能少量转化为内能，不满足欧姆定律。电动机通电但转子不转动时电能全部转化为内能，遵从欧姆定律；转动时，电能主要转化为机械能，少量转化为内能，为非纯电阻元件，也不满足欧姆定律。

2.3 从I-U图线看适用范围

线性元件指一个量与另一个量按比例、成直线关系，非线性元件指两个量不按比例、不成直线的关系。在电流与电压关系问题上，线性元件阻值保持不变，非线性元件的阻值随外界情况的变化而改变，在求解含有非线性元件的电路问题时通常借助其I-U图像。

从 知导体的电阻与自由电子连续两次碰撞的平均时间有关，自由电子和晶格碰撞将动能传递给金属离子，导致金属离子的热运动加剧，产生电热。由 知导体的温度升高，τ减小，电阻增大。因此，导体的电阻不可能稳定不变。当金属导体的温度没有显著变化时，伏安特性曲线是直线，满足“电阻不变时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比”。理想的线性元件是不存在的，温度降低时，金属导体的电阻减小，当温度接近绝对零度时，电阻几乎为零。小灯泡的伏安特性曲线是曲线，是非线性元件，当灯泡电阻变化时，仍有I、U、R瞬时对应，满足欧姆定律 如同滑动变阻器电阻变化时也满足欧姆定律[3]。

2.4 结论

综上所述，从导电材料的角度看，欧姆定律适用于金属和电解质溶液（无化学反应）；从能量转化的角度看，欧姆定律适用于纯电阻元件。对于线性元件，电阻保持不变，导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，欧姆定律适用。从物理学史推想，欧姆当年用八根不同铜丝进行实验，应该是研究了电压保持不变时，电流与电阻的关系，以及电阻保持不变时，电流与电压的关系。虽然都是非线性元件，小灯泡是金属材料，是纯电阻元件，满足欧姆定律，二极管是半导体材料，却不满足欧姆定律。因此，线性非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。

3 教材编写建议

“有了电阻的概念，我们可以把电压、电流、电阻的关系写成 上式可以表述为：导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比。这就是我们在初中学过的欧姆定律。”[1]笔者以为，欧姆定律的内容是 这个表达式最重要的意义是明确了电流、电压、电阻三个量的关系，而不是其中的正比关系和反比关系，教材没必要对欧姆定律进行正比反比的表述。

“实验表明，除金属外，欧姆定律对电解质溶液也适用，但对气态导体（如日光灯管、霓虹灯管中的气体）和半导体元件并不适用。”教材已明确欧姆定律的适用范围，建议教材将线性元件和非线性元件的概念与欧姆定律的适用范围分开，同时明确线性、非线性不能作为欧姆定律是否适用的标准。

参考文献：

[1]普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[M].北京：人民教育出版社，2010.

欧姆定律的关系范文第2篇

知识目标

1．理解欧姆定律及其表达式.

2．能初步运用欧姆定律计算有关问题.

能力目标

培养学生应用物理知识分析和解决问题的能力.

情感目标

介绍欧姆的故事，对学生进行热爱科学、献身科学的品格教育.

教学建议

教材分析

本节教学的课型属于习题课，以计算为主.习题训练是欧姆定律的延续和具体化.它有助于学生进一步理解欧姆定律的物理意义，并使学生初步明确理论和实际相结合的重要性．

教法建议

教学过程中要引导学生明确题设条件，正确地选择物理公式，按照要求规范地解题，注意突破从算术法向公式法的过渡这个教学中的难点．特别需强调欧姆定律公式中各物理量的同一性，即同一导体，同一时刻的I、U、R之间的数量关系．得出欧姆定律的公式后，要变形出另外两个变换式，学生应该是运用自如的，需要注意的是，对另外两个公式的物理含义要特别注意向学生解释清楚，尤其是欧姆定律公式.

教学设计方案

引入新课

1．找学生回答第一节实验得到的两个结论．在导体电阻一定的情况下，导体中的电流

跟加在这段导体两端的电压成正比；在加在导体两端电压保持不变的情况下，导体中的电

流跟导体的电阻成反比．

2．有一个电阻，在它两端加上4V电压时，通过电阻的电流为2A，如果将电压变为10V，通过电阻的电流变为多少？为什么？

要求学生答出，通过电阻的电流为5A，因为电阻一定时通过电阻的电流与加在电阻两

端的电压成正比．

3．在一个10的电阻两端加上某一电压U时，通过它的电流为2A，如果把这个电压加在20的电阻两端，电流应为多大？为什么？

要求学生答出，通过20电阻的电流为1A，因为在电压一定时，通过电阻的电流与

电阻大小成反比，我们已经知道了导体中电流跟这段导体两端的电压关系，导体中电流跟这段导体电阻的关系，这两个关系能否用一句话来概括呢？

启发学生讨论回答，教师复述，指出这个结论就叫欧姆定律．

（－）欧姆定律导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．

1．此定律正是第一节两个实验结果的综合，电流、电压、电阻的这种关系首先由德国

物理学家欧姆得出，所以叫做欧姆定，全国公务员共同天地律，它是电学中的一个基本定律．

2．介绍《欧姆坚持不懈的精神》一文．

3．欧姆定律中的电流是通过导体的电流，电压是指加在这段导体两端的电压，电

阻是指这段导体所具有的电阻值．

如果用字母U表示导体两端的电压，用字母R表示导体的电阻，字母I表示导体中的电流，那么欧姆定律能否用一个式子表示呢？

（二）欧姆定律公式

教师强调

（l）公式中的I、U、R必须针对同一段电路．

（2）单位要统一I的单位是安（A）U的单位是伏（V）R的单位是欧（）

教师明确本节教学目标

1．理解欧姆定律内容及其表达式

2．能初步运用欧姆定律计算有关电学问题．

3．培养学生应用物理知识分析和解决问题的能力．

4．学习欧姆为科学献身的精神

（三）运用欧姆定律计算有关问题

【例1】一盏白炽电灯，其电阻为807，接在220V的电源上，求通过这盏电灯的电流．

教师启发指导

（1）要求学生读题．

（2）让学生根据题意画出简明电路图，并在图上标明已知量的符号及数值和未知量的

符号．

（3）找学生在黑板上板书电路图．

（4）大家讨论补充，最后的简明电路图如下图

（5）找学生回答根据的公式．

已知V，求I

解根据得

（板书）

巩固练习

练习1有一种指示灯，其电阻为6．3，通过的电流为0．45A时才能正常发光，要使这种指示灯正常发光，应加多大的电压？

练习2用电压表测导体两端的电压是7．2V，用电流表测通过导体的电流为0．4A，求这段导体的电阻，

通过练习2引导学生总结出测电阻的方法．由于用电流表测电流，用电压表测电压，

利用欧姆定律就可以求出电阻大小．所以欧姆定律为我们提供了一种则定电阻的方法这种

方法，叫伏安法．

【例2】并联在电源上的红、绿两盏电灯，它们两端的电压都是220V，电阻分别为

1210、484．

求通过各灯的电流．

教师启发引导

（1）学生读题后根据题意画出电路图．

（2）I、U、R必须对应同一段电路，电路中有两个电阻时，要给“同一段电路”的I、U、R加上“同一脚标”，如本题中的红灯用来表示，绿灯用来表示．

（3）找一位学生在黑板上画出简明电路图．

（4）大家讨论补充，最后的简明电路图如下

学生答出根据的公式引导学生答出

通过红灯的电流为

通过绿灯的电流为

解题步骤

已知求.

解根据得

通过红灯的电流为

通过绿灯的电流为

答通过红灯和绿灯的电流分别为0．18A和0．45A.

板书设计

2．欧姆定律

一、欧姆定律

导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比.

二、欧姆定律表达式

三、欧姆定律计算

1．已知V，求I

解根据得

答通过这盏电灯的电流是0.27A

2．已知求.

解根据得

通过的电流为

通过的电流为

答通过红灯的电流是0．18A，通过绿灯的电流是0．45A

探究活动

【课题】欧姆定律的发现过程

【组织形式】个人和学习小组

【活动方式】

1.制定子课题.

欧姆定律的关系范文第3篇

《闭合电路欧姆定律》是高中物理电学部分中各种电路的基础内容，同时也是高中物理电路部分的重点内容，深刻理解并掌握本节内容对今后电路学习具有极大的帮助。在高中物理课堂教学活动开展中，为了有效提高《闭合电路欧姆定律》教学设计的有效性，下面本文首先简单分析了《闭合电路欧姆定律》教学目标，并在此基础上提出创设“问题情境”的教学设计为方法的课堂教学实践，以供参考。

高中物理《闭合电路欧姆定律》教学主要是围绕定律的推导和定律的应用这两个问题展开的。教材在设计中意在从能量守恒的观点推导出闭合电路欧姆定律，从理论上推出路端电压随外电阻变化规律及断路短路现象，将实验放在学生思考与讨论之中。为了有效提高课堂教学质量和教学效果，我们特提出在《闭合电路欧姆定律》教学中创设“问题情境”的教学设计。

1.《闭合电路欧姆定律》教学目标分析

《闭合电路欧姆定律》教学目标主要有以下几个方面：一是，经进闭合电路欧姆定律的理论推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，培养学生推理能力；二是，了解路端电压与电流的U-I图像，培养学生利用图像方法分析电学问题的能力；三是，通过路端电压与负载的关系实验，培养学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法；四是，利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。高中物理《闭合电路欧姆定律》教学主要是围绕定律的推导和定律的应用这两个问题展开的，其中涉及到了“电动势和内阻”、“用电势推导电压关系”、“焦耳定律”以及“欧姆定律”等诸多内容，这些内容之间具有一定的联系， 只要能够为其构建一个完善的体系，将这些知识有机的结合起来，就能够得出闭合电路的欧姆定律。以建构主义教学思想为基础，采用创设“问题情境”的教学设计，对于提高课堂教学有效性具有积极意义。

2.创设“问题情境”的教学设计具体实践

首先，通过问题的提出激发学生的求知欲。例如：将一个小灯泡接在已充电的电容器两极，另一个小灯泡在干电池两端，会观察到什么现象？并展示生活中的一些电源，演示手摇发电机使小灯泡发光和利用纽扣电池发声的音乐卡片实验，使学生进行思考这些现象出现的原因。通过观察学生会发现手摇发电机是将机械能转化成电能的过程，停止摇动就没有电能，灯泡就不会亮，而干电池、蓄电池是将化学能转化成电能，其化学能能够为干电池提供持续供电的功能，因此小灯泡能够持续发光。然后教师再在这个基础上提出问题：什么是电源的电动势？之后指出电源电动势的概念，帮助学生认识电源的正负极，并画出等效的电路图，利用学生已知的知识，如电势相当于高度，电势差则相当于高度差，这样学生就能够很好的对电势差以及电源电动势的内电压和外电压等概念进行理解了。

其次，在教学中可采用类比、启发、多媒体等多种方法进行教学。教师在课堂教学汇总可借助于多媒体播放flash课件， 借助于升降机举起的高度差或者儿童滑梯两端的高度差，帮助学生更好的理解电源电动势。另外还可以从能量的角度引导学生对其进行理解，例如小花去买衣服，共有100元，其中10元用于打车，90元用于买衣服，在这里，100元就相当于电源的电动势，车费相当于内电压（必要的无用功），买衣服的费用就相当于外电压（有用功），从而使学生掌握内外电压的本质属性。

最后，要通过实验来引导学生进行探究。物理学是一门以实验为基础的科学，观察和实验是提出问题的基础，在实验教学中应鼓励学生观察要细致人微，要善于从实验中发现问题，直观、形象的实验现象能激发学生思考。可以让学生通过实验来探究路端电压与外电阻（电流）的关系，得出路端电压与外电阻（电流）的关系，再从理论上进行分析。然后演示电动势分别为3V和9V（旧）的电源向一个灯泡供电实验，引发学生学习的兴趣，让学习进行讨论，解释现象原因。通过这种方式能够让学生很容易就明白流过灯泡的实际电流不仅与电源的电动势有关，还与电路中的总电阻有关，从而顺理成章的得出闭合电路欧姆定律，完成课堂教学任务。

3.总结语

欧姆定律的关系范文第4篇

班级：

姓名：

【学习目标】

1、掌握欧姆定律，能熟练地运用欧姆定律计算有关电压、电流和电阻的简单问题。

2、培养学生解答电学问题的良好习惯。

【学习重、难点】

欧姆定律的内容、数学表达式及其应用。

【自主预习】

1、欧姆定律的内容：

2、公式：

【课堂导学】

上一节课的实验得出的实验结论是什么？把上一节课的实验结果综合起来，即为欧姆定律：

1、欧姆定律的内容：

2、公式：

公式中符号的意义及单位：

U—

—

R—

—

I—

——

说明：

欧姆定律中的电流、电压和电阻这三个量是对同一段导体而言的。

3、应用欧姆定律计算有关电流、电压和电阻的简单问题。

(1)、利用欧姆定律求电流：应用公式：

例1：一条电阻丝的电阻是97Ω，接在220V的电压上，通过它的电流是多少？

(2)、利用欧姆定律求电路的电压：由公式

变形得

例2、一个电熨斗的电阻是0.1KΩ，使用时流过的电流是2.1A，则加在电熨斗两端的电压是多少？

(3)、利用欧姆定律求导体的电阻：由公式

变形得

例3、在一个电阻的两端加的电压是20V，用电流表测得流过它的电流是1A，，则这个电阻的阻值是多少？

4、通过以上的简单电学题目的计算，提出以下要求：

(1)、要画好电路图,在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号。

(2)、要有必要的文字说明，物理公式再数值计算，答题叙述要完整。

我的收获：

课后反思：

课堂练习

1、对欧姆定律公式I=U/R的理解，下面哪一句话是错误的：(

)

A．对某一段导体来说，导体中的电流跟它两端的电压成正比；

B．在相同电压的条件下，不同导体中的电流跟电阻成反比；

C．导体中的电流既与导体两端的电压有关也与导体电阻有关；

D．因为电阻是导体本身的属性，所以导体中的电流只与导体两端电压有关，与电阻无关。

2、如果某人的身体电阻约在3000Ω到4000Ω之间，为了安全，要求通过人体的电流不能大于

5mA，那么此人身体接触的电压不能大于：（

）

A．5V

B.15V

C．30V

D．36V

3、甲、乙两导体通过相同的电流，甲所需的电压比乙所需的电压大，则它们的阻值大小关系是：(

)

A．R甲>R乙；

B．R甲=R乙；

C．R甲

D．无法比较

4、有一电阻两端加上

6

V电压时，通过的电流为

0．5A，可知它的电阻为

Ω，若给它加上

18

V电压，导线中电流为

A，此时导线电阻为

Ω，若导线两端电压为零，导线中电流为

A，导线电阻为

Ω。

5、要想使1000Ω的定值电阻通过8mA的电流，那么应给它加________V的电压；如果该定值电阻所允许通过的最大电流是25

mA，那么它两端所能加的最大电压是_________V。

6、一个定值电阻接在某段电路中，当电压为1.5V时，通过的电流为0.15A，当电压增大为原来的2倍时，则下列说法正确的是（

）

A．电流为原来的2倍

B．电阻为原来的2倍

C．电流为原来的1/2

D．电阻为原来的1/2

7、将2Ω和4Ω的电阻串联后接人电路，已知2Ω电阻通过的电流是0.5A，则4Ω电阻上的电压和电流分别为：(

)

A．1

V、0.5

A；

B．2

V、0.5

A；

C．2

V、1

A；

D．0.5

V、1

A。

8．一个20Ω的电阻，接在由4节干电池串联的电源上，要测这个电阻中的电流和两端的电压，电流表，电压表选的量程应为

(

)

A．0～0.6A，0～3V

B．0～0.6A，0～15V

C．0～3A，0～3V

D．0～3A，0～15V

9．如图所示电路，当图中的开关S闭合时，电流表的示数为1.2A，电阻R的阻值

是2.6Ω，电压表有“+”、“3V”、“15V”三个接线柱，问电压表应使用的是哪两

个接线柱?

10、如图所示的电路中，A、B两端的电压是6V，灯L1的电阻是8Ω，通过

的电流是0.2

A，求：

(1)

通过灯L2的电流；

欧姆定律的关系范文第5篇

一、物理电学相关公式及形象记忆法

初中物理电学相关公式和定理虽然表面看比较抽象难懂，但是因为电流是实际存在的，并且其特点和存在形式可以类比现实中许多形象易懂的实物和现象，因此结合实际对相关定理定律进行理解和记忆会收到很好的效果.

1.欧姆定律

欧姆定律解释的是电学中电压、电流、电阻三者之间的关系，是电学最基本的定律.

电流×电阻=电压，即I×R=U；其他的变形式可以由此公式导出.

可以用水流演示电流，用水压解释电压，以现实中形象的实物来解释电学相关内容.

2.电功公式

电功公式是讲电力做工的计算方法，电流流过导线会产热，有能量产生，能量可以做功，电功公式就是计算电力做工能力的公式.

电流×电流×电阻×时间=电功，即I2Rt=P；

将I=UR代入，就能成为电功公式的另一形式.

3.电功率公式

电功率就是形容电流做功快慢的公式.

电流×电流×电阻=电功率，即P=I2R.

电功和电功率可以用电灯发光发热解释，电流越大，电灯越亮，时间越长，电灯散失的热量越多，就是电流做功的道理.

二、物理电学题目解题技巧

1.欧姆定律方程解题

熟记欧姆定律，只要是给出电路解电学未知量并且题目中没有涉及功率内容的题目，结合整个电路列出欧姆定律的基本方程，肯定可以得到答案，即使最初看题时没有头绪，在列出欧姆定律方程之后也能从方程中看出解题方法.静态电路图列写一个欧姆定律方程，动态电路图根据变化次数列出相应数目的欧姆定律方程即可.

例电路图如图1所示，闭合开关S，当滑动变阻器滑片在R2上某两点之间来回滑动时，电流表的读数变化范围是2 A～5 A，电压表的读数变化范围是5 V～8 V，问电源电压及电阻R1的值分别是多少？

乍一看此题确实无从下手，但是可以看出这是一个动态电路题，随着滑动变阻器阻值的不同电路相关参量产生了变化，因此需要列两个欧姆定律方程，方程列出，题目便迎刃而解.

解根据题意列欧姆定律方程，首先滑动变阻器在题意中阻值最小时，电流最大为5 A，电压表度示数最小为5 V，此时滑动变阻器电阻值为5 V÷5 A=1 Ω.

可以列出一个方程：

U÷(R1+1)=5 A(1)

同理，滑动变阻器阻值最大时为8 V÷2 A=4 Ω.

列另一个欧姆定律方程

U÷(R1+4)=2 A(2)

用简单的解方程法解方程(1)和(2)，很容易得出结果U=10 V；R1=1 Ω.

2.等效电路解含功率动态题

解含有功率内容的动态题的一个很好的方法就是将其各种状态独立出来，简化成等效电路，每种状态单独分析，之后综合考虑并求解.

例如图2所示，R2与R3的电阻比为R2∶R3=1∶4，最初所有开关处于断开状态，同时闭合S1与S2，S3保持断开，电流表示数为0.3 A，R2消耗功率P2；之后闭合S1、S3，S2断开，R1消耗功率为0.4 W，R3消耗功率为P3，P2∶P3=9∶4，求电源电压和R1阻值.

虽然此题表面看是动态且较为复杂，但是将动态电路的两个状态拆分成静态简单电路，题目便会简单明了，之后列写欧姆定律和功率方程，解方程即可.

当闭合S2后电路可简化成如图3形式，可列方程如下：

(R1+R2)×0.3=U(1)

R2×0.3×0.3=P2(2)

打开S2闭合S3后电路变成图4，设此时电流为I3，结合等量关系R3=4R2，将R3用R2代替，后列方程

(R1+4R2)×I3=U(3)

R1×I3×I3=0.4(4)

4R2×I3×I3=49P2(5)

5个方程，5个未知数，此题可解.由(2)式和(5)式可解出I3=0.1 A，其他未知数便顺利得出.最终结果：U=36 V，R1=80 Ω.