电压电阻讲义.docx

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电压电阻讲义

第六章：

电压电阻

一．本章概述

本章着重介绍了

（1）电压和电阻，初步了解电压的作用；

（2）知道电压的单位，能记住一些常见电压值；（3）知道电压表的用途和符号，能识别和选择电压表量程，知道正确使用电压表的规则，能正确地将电压表接入电路并读数；（4）归纳出串、并联电路中电压的关系；（5）知道电阻是导体本身的一种性质，知道电阻的单位及其换算，理解决定电阻大小的因素；（6）了解滑动变阻器的构造和工作原理，知道正确使用滑动变阻器的方法。

“电压”是电学三大基本概念之一，是学习欧姆定律的前提和基础，“电压表的使用”和“变阻器的使用”又是探究电学基本规律，进行后续电学知识学习的保障。

学好本章，将会使我们能较顺利的进行第七章欧姆定律的学习，并为初中电学的终极目标——电功率的学习做好准备。

学习本章需要掌握两个概念、两个重要规律、两种仪器的使用方法、一个因素。

本章的难点是：

（1）会设计、实验、归纳总结出串、并联电路中电压的关系；

（2）决定电阻大小的因素；（3）滑动变阻器的构造和工作原理，知道正确使用滑动变阻器的方法

二．知识体系

电压

电阻

三．本章知识点：

一、电压

（一）电压的作用

 　　1．电压是形成电流的原因：

电压使电路中的自由电荷定向移动形成了电流。

电源是提供电压的装置。

 　　2．电路中获得持续电流的条件：

①电路中有电源（或电路两端有电压）；②电路是连通的（或电路是闭合的）。

 　　注：

说电压时，要说“xxx”两端的电压，说电流时，要说通过“xxx”的电流，或“xxx”中的电流。

 　　3．在理解电流、电压的概念时，通过观察水流、水压的模拟实验帮助我们认识问题，这里使用了科学研究方法“类比法”

 　（类比是指由一类事物所具有的属性，可以推出与其类似事物也具有这种属性的思考和处理问题的方法）

如何理解电源、电压、电流3者之间的关系：

电压是使电路中形成了申流的原因，也就是说（电源内部，电源将正负电荷分开，正电荷移动到正极，使得正极聚集有多余的正电荷；负电荷移动到负极，使得负极聚集有多余的负电荷）电压是使自由电荷发生定向移动形成电流的原因。

电源是提供电压的装置，用以维持电路两端有持续的电压，从能量转化的角度看，电源是把其他形式的能转化成电能的装置。

电路中有电流通过时，电路两端一定有电压；但电路两端有电压时，电路中并不一定就有电流通过。

电路中形成电流的条件有两个：

（1）电路两端有电压（有电源提供电压）；

（2）电路闭合。

电路断开处的两端电压等于电源电压.

【例1】下面说法中正确的是（）.

A.电路中只要有电压,就会有电流

B.电压一定会使物体中的电子不断移动

C.电路中有电流,电路两端一定有电压

D电流使物体中不断形成电压

[解析]电路中如果只有电压,电路没有形成闭合通路,电路中不会有电流,A项是错误的;电流是自由电荷定向移动形成的,能在导体中移动的电荷是自由电荷,自由电荷有时是指自由离子（如在酸、碱、盐水溶液中）,有时是指自由电子（如在全属导体中）,B项是错误的;电路中有电流,电路的两端必定有电压,C项正确;电压是使电路中形成电流的原因,D项把电流与电压的关系弄反了,D项是错误的,[答案]C

（二）电压的单位

 　　1．国际单位：

V   常用单位：

kV 、mV、μV 

 　　换算关系：

1Kv＝1000V　1V＝1000mV 1mV＝1000μV

 　　2．记住一些电压值：

一节干电池1．5V   一节蓄电池2V   家庭电压220V   安全电压不高于36V

（1）不高于36V的是安全电压；

（2）1000V以下的叫低压；（3）1000V以上的叫高压。

 　　（三）电压测量：

 　　1．仪器：

电压表，符号：

 　　2．读数时，看清接线柱上标的量程，每大格、每小格电压值

 　　3．使用规则：

两要、一不

 　　①电压表要并联在电路中。

 　　②电流从电压表的“正接线柱”流入，“负接线柱”流出。

否则指针会反偏。

 　　③被测电压不要超过电压表的最大量程。

 　　Ⅰ危害：

被测电压超过电压表的最大量程时，不仅测不出电压值，电压表的指针还会被打弯甚至烧坏电压表。

 　　Ⅱ选择量程：

实验室用电压表有两个量程，0～3V和0～15V。

测量时，先选大量程，用开关试触，若被测电压在15V以内就可测量，若被测电压小于3V则换用小的量程，若被测电压大于15V则换用更大量程的电压表。

 　　（四）电流表、电压表的比较

电流表

电压表

异

符号

连接

串联

并联

能否直接连接电源

不能

能

量 程

0~0．6A0~3A

0~3V 0~15V

每大格

0．2A1A

1V 5V

每小格

0．02A0．1A

0．1V 0．5V

内阻

很小，几乎为零

相当于短路（导线）

很大

相当于断路（绝缘体）

同

调零；读数时看清量程和每大（小）格；正接线柱流入，负接线柱流出；不能超过最大测量值。

电压表连入电路时要注意哪些问题：

（和电流表对比记忆）

（1）必须把电压表并联在电路中,要测量哪一段电路两端的电压,就应把电压表并联在这段电路两端,因为电压只有对某段电路两端才有意义.并联后,用电压表两端的电压表示被测电路两端的电压.

（2）电压表的“+’’“―”接线柱的接法要正确.使标有“―”号的接线柱靠近电源的负极,标有“+”号的接线柱靠近电源的正极.如果电压表的“+”“一”接线柱接反了,电压表的指针将反向偏转,不仅电压的大小无法测出,还有可能造成指针被打弯或损坏电压表的事故.

（3）被测电压不能超过电压表的量程.若被测电压超过电压表的量程,不仅测不出电压值,而且电压表的指针还会被打弯,甚至可能烧坏电压表。

在不能预先估计被测电压的情况下,可以用试触法来判断被测电压是否超过量程.

注意：

（1）有些电压表的接线柱是“15”“3”“+”，表示两个量程共用一个“+”接线柱，“15”和“3”则表示两个负接线柱（和我们平常使用的电压表不一样，在连接电路时要特别注意）

（2）电压表的使用一定要考虑周全

概括起来，电压表使用步骤：

估>选>试>接>读

电压表实验口诀：

电表并接，“+”进“--”出，选择量程，试触估测

【例2A】用电压表测灯泡L1两端的电压,连接方法正确的是（）

如何辨别电压表测量的对象

电压表与哪一段电路是并联的关系，电压表就是测量哪一段电路的电压。

反之，对给定的电路或电路图，电压表测量的对象是谁呢？

这种题型解答的关键点是看电压表与什么用电器并联，电压表与哪个用电器并联,电压表就是测量哪个用电器的电压。

导线“节点”滑动法识别电压表测二元件

在有些电路中,由于电压表所在位置比较特殊,很难判断其测量的是哪一个元件的电压。

此时,我们可以把导线看做“滑道”,将电压表与电路相接的两个“节点”在“滑道”上进行滑动,最终看两个“节点”滑动到哪一个元件的两端,就可判断出电压表测量的元件。

【例3】如图所示,当开关闭合后,电压表测量的是两端的电压.

 　　（五）利用电流表、电压表判断电路故障

 　　1．电流表示数正常而电压表无示数：

 　　“电流表示数正常”表明主电路为通路，“电压表无示数”表明无电流通过电压表，则故障原因可能是：

①电压表损坏；②电压表接触不良；③与电压表并联的用电器短路。

 　　2．电压表有示数而电流表无示数

 　　“电压表有示数”表明电路中有电流通过，“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表，则故障原因可能是：

①电流表短路；②和电压表并联的用电器开路，此时电流表所在电路中串联了大电阻（电压表内阻）使电流太小，电流表无明显示数。

 　　3．电流表电压表均无示数

 　　“两表均无示数”表明无电流通过两表，除了两表同时短路外，最大的可能是主电路断路导致无电流。

 　　（六）电压表使用规则

（1）使用前应先检查指针是否指零，如有偏差，则要用螺丝刀旋转表盘上的调零螺丝，将指针调至零位。

（2）电压表必须和被测用电器并联。

（3）连线柱的接法要正确：

电流“+”入“—”出。

（4）被测电压不要超过电压表的量程。

（5）在不能预知被测电压的范围时，先试用大量程，并采用试触的方法，如电压表示数在小量程范围内，则改用小量程，提高测量精度。

用“去表法”判断电路的连接方式:

在电学试题中经常遇到这样的情况：

在电路图中有几个电流表、电压表和一些电学元件组成的较复杂电路,很难直观确定其连接方式。

电压表并联在电路中使用，所以它对电路中各用电器的连接情况没有任何影响。

解这样题时,可以用“去表法”判断其连接方式.“去表法”的关键是：

将电压表去掉,（此处相当于电路断路）,将电流表去掉（相当于导线）.

【例4A】如图，电灯L1、L2、L3是连，

测量的电流，

测量的电压，

测量的电压，如果电源电压是6V，V1、V2的示数是4V、3V，则L1、L2、L3的电压分别是

【例4B】（2004.四川）如图6-12所示的电路中,各个元件均为实验室器材，闭合开关时，下列说法正确的

A两表指针均有明显偏转

B两表指针均几乎不动

C电流表指针有明显偏转,电压表指针几乎不动

D电压表指针有明显偏转,电流表指针几乎不动

如何识别电路中某位置连入的电表种类：

判断电路中某位置是电流表还是电压表,这种题型的方法是：

（1）首先应明确电流表和电压表应该如何连入电路。

电流表：

与被测对象是串联，电流是从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出。

电压表：

与被测对象是并联，电流是从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出。

（2）识别电路中连入的是何种电表的标志：

被识别的对象如果与用电器串联则是电流表;被识别的对象如果与用电器并联则是电压表

【例5A】如图所示的电路中,甲、乙是两只电表,闭合开关S后,

两灯都能发光,则（）。

A.甲是电流表,乙是电压表

B.甲是电压表,乙是电流表

C.甲、乙都是电流表

D甲、乙都是电压表

【例5B】如图1所示电路中有两个小灯，请在图中○内，分别填入

及

或

的符号，要求电键闭合时两灯均能发光，且两电表的示数均不为零。

如何读数：

（1）一看量程：

根据电压表接线柱的连接情况,确定电压用的量程。

（2）二看分度值：

选用0~3V量程时,对应分度值为0.1V，按表盘的下排刻度读取数据；选用0~15Ⅴ量程时，对应分度值为0.5Ⅴ,按表盘的上排刻度读取数据.

（3）三看指针的偏转情况:

①测量时应等指针稳定后读数,读数时应确认指针偏转过的小格数.②一般情况下指针离哪条刻度线近,就按哪条刻度线读数.

（4）计算：

电压表的示数=对应量程的分度值×指针偏转过的小格数.

简单说来：

选用0~3V量程时，示数=0.1V×小格数

选用0~15V量程时，示数=0.5Ⅴ×小格数

大量程是小量程的5倍，指针位置相同，则示数也是5倍关系。

【例6A】如图所示,你能说出电压表的读数吗?

【例6B】小明按如图4甲所示的电路进行实验，当开关闭合后，V１和V2的指针位置完全一样，如图4乙所示，造成这一现象的原因是（　　）

A．可能Ｌ１开路B．可能Ｌ２短路

C．可能V１和V2所选量程不相同，Ｌ1短路

D．可能V１和V2所选量程不相同，电路各处完好

知识点1——串联电路电压规律（见实验教学）

（1）提出问题：

如图所示,两个灯泡串联后接在电源两端,AB之间、BC之间、AC之间的电压可能有什么关系?

（2）猜想假设：

同学们可以进行大胆的猜测。

例如,①可能三个电压相等;②可能AB之间的电压最大;③可能AC之间的电压最大;④可能BC之间的电压最大.

（3）设计实验：

分别把电压表连在甲、乙、丙所示电路中的AB两点、BC两点、AC两点,三次测量的电路图如下：

通过电压表测出电压值,填入下表.换上另外两个小灯泡,再次测量,重复上面的实验步骤.

（4）分析和论证

通过对实验数据的分析可以得出结论：

用公式表示为：

U=U1+U2.

注意事项：

①连接实物图时,一定要对照电路图,可以从电源的正极出发,依次经过开关、小灯泡,最后回到电源的负极,电压表要最后并联到所测电路的两端;也可以从负极出发,但也要按顺序连接.

②连接实物过程中,开关一定要处于断开状态.每次连接完电路,一定要检查无误,再闭合开关,

③电压表要按规则连入电路和读数,

④实验中,每次读数后,应及时断开开关.

⑤如果电压表不够用,也可只用一只电压表分别测量各电路两端电压.

⑥电路连接过程中,为何开关要断开?

（这样做的目的是为了保护电源和电路,防止电路连接错误，使电路短路而造成烧坏电源或电路的危害.如果开关是断开的,造成这种危害的可能性将大大减小.

⑦对于需要分析实验数据而得出结论的实验,可以先将需要测量的物理量罗列出来,然后设计一个表格把实硷中测出的数据填入表格,并试着将它们分别相加、相减、相乘或相除来找出这些数据之间的关系.

⑧用不同规格小灯泡是为了避免得出”串联电路中各用电器俩端电压相等”的错误结论为了验证探究结论的普遍性,可进行多次实验.其目的是为了取多组数据,从而分析归纳,得出一个普遍规律。

如本实验中还可多改变几次电源电压和换用不同的小灯泡。

知识点2——并联电路电压规律

并联电路中各支路两端的电压都相等：

U1=U2=……=Un=U

探究并联电路中电压的规律

（1）提出问题:

如图所示。

两个灯泡并联后接在电源两端,电压U、U1和U2之间可能有什么关系？

（2）猜想假设：

①可能三个电压相等;②可能U=U1+U2

（3）设计实验:

分别把电压表接在图中,三次测量的电路图如下:

更换小灯泡再进行两次实验,把实验数据填入下表:

（4）分析和论证

通过对实验数据的分析可以得出结论：

并联电路中，各支路两端的电压与电源的电压相等,用代数式表示为U=U1=U2.

特别提示:

在科学探究的“评估”环节中,要完成的任务是检验和反思以下几点:

①实验设计有没有不合理的地方?

②操作中有没有失误?

③测量数据和所得的结论是不是可靠?

“交流”的目的是通过与其它同学的横向比较,取长补短,使自己的实验更加完善,从而提高实验能力.在实际探究活动中,常认为完成了“分析与论证”这一过程后,活动就完毕,忽略了对探究活动进行评估,也不想与别的同学进行交流,其结果是自己出现差错自己发现不了,别人的优点又学不来。

探究串、并联电路中电压的规律的实验过程中应注意的问题：

（1）接电路时,开关应断开。

（2）电压表应并联在电路中。

（3）电路时应按一定的顺序进行,先串后并,即从电源正极（或负极）依电路图将元件逐个连接起来,最后将电压表并联在电路中，并使电流从电压表“+”接线柱流人,从“―”接线柱流出,

（4）接通电路前必须选用电压表的大量程试触（手持开关，眼看电压表指针）。

若发现指针反偏,则应调整“+”“—”接线量程,则要换更大量程的电压表；若偏转角度过小,则改用小量程电压表.

（5）读数时要客观、精确、视线与刻度线垂直，读数完毕,应断开开关,切断电源,整理好仪器。

二、电阻

（一）定义及符号

 　　1．定义：

电阻表示导体对电流阻碍作用的大小。

 　　2．符号：

R。

如何理解电阻的概念：

（1）一切导体都能导电,并且对电流有阻碍作用,但不同的导体对电流的阻碍作用的大小是不同的。

导体对电流的阻碍作用越小，通过的电流就越大，其导电性能就越强；反之,对电流的阻碍作用越大，通过的电流就越小，其导电性能就越弱,（不能说成电流大，电阻就小。

反之亦然。

要注意语言表达的逻辑关系）

（2）在物理理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小，导体对电流的阻碍作用越大,导电能力越弱,

（3）电阻是导体本身的一种性质,不同的导体其电阻一般是不同的.（和电流的有无没有关系）

【例12A】下列有关电阻的说法正确的是

A,通过导体的电流越小,电阻就越大

B.电阻器没接入电路时,电阻为零

C.导体两端电压越大,电阻就越小

D.甲物体的电阻可能比乙物体的电阻大

【例12B】一段导体两端的电压是3V时，它的电阻是12Ω，断开电源，导体的电阻是

A.0ΩB.12ΩC.4ΩD.3Ω

（二）单位

 　　1．国际单位：

欧姆。

规定：

如果导体两端的电压是1V，通过导体的电流是1A，这段导体的电阻是1Ω。

 　　2．常用单位：

千欧、兆欧。

 　　3．换算：

1MΩ=1000KΩ　1KΩ=1000Ω

 　　（三）影响因素

 　　1．实验原理：

在电压不变的情况下，通过电流的变化来研究导体电阻的变化。

（也可以用串联在电路中小灯泡亮度的变化来研究导体电阻的变化）

 　　2．实验方法：

控制变量法。

所以定论“电阻的大小与哪一个因素的关系”时必须指明“相同条件”。

 　　3．结论：

导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积，还与温度有关。

 　　4．正确理解影响导体电阻大小的因素：

结论理解：

 　　⑴影响导体电阻的大小内部因素是：

由导体本身的材料、长度、横截面积决定；外部因素是：

导体的温度。

与是否接入电路、与外加电压及通过电流大小等外界因素均无关，所以导体的电阻是导体本身的一种性质。

 　　⑵结论可总结成公式R=ρL/S，其中ρ叫电阻率，与导体的材料有关。

记住：

ρ银<ρ铜<ρ铝，ρ锰铜<ρ镍隔。

假如架设一条输电线路，一般选铝导线，因为在相同条件下，铝的电阻小，减小了输电线的电能损失；而且铝导线相对来说价格便宜。

常温下，其阻碍电流的作用总是存在的，不会因导体两端有没有电压和导体中有没有电流而改变，但可以用导体两端的电压与通过导体的电流的比值来表示导体电阻的大小。

即用电压和电流的比值来定义导体的电阻.

（3）大多数导体的电阻随温度的升高而增大,但有少数电阻随温度的升高而减小。

白炽灯发光时与不发光时温度相差2000℃左右,因而灯丝的电阻值变化也很大.例如,家庭电珞中使用的100瓦灯泡灯丝在室温下的电阻值约为30Ω,而正常发光时电阻值可达484Ω。

注意：

一般金属导体温度升高几度或十几度时,电阻值变化不超过百分之几,因此在通常情况下常常忽略温度对电阻的影响.

【例13A】甲、乙、丙三根电阻丝材料相同,甲、乙的粗细相同,但甲较长,乙、丙的长度相同,但丙较粗,则这三根电阻丝的电阻关系是

A..R甲﹥R乙﹥R丙B..R甲﹥R丙﹥R乙C..R甲=R乙=R丙D..R甲﹤R乙﹤R丙

【变型13】如图所示,AB、BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,将它们串联后连人电路中,比较这两段导体的电阻和通过的电流

A..RAB﹥RBCIAB﹥IBCB..RAB﹤RBCIAB=IBC

C..RAB﹥RBCIAB=IBCD..RAB=RBCIAB﹤IBC

【例13B】一个家庭照明灯泡，正常工作时电阻是R1，当灯熄灭时的电阻是R2，则R1和R2的关系是

A.R1﹥R2B.R1﹤R2C.R1=R2

 　　（四）分类

 　　1．定值电阻：

电路符号：

。

 　　2．可变电阻（变阻器）：

电路符号

。

 　　⑴滑动变阻器：

　　构造：

瓷筒、线圈、滑片、金属棒、接线柱。

 　　结构示意图：

。

 　　变阻原理：

通过改变接入电路中的电阻线的长度来改变电阻。

 　　使用方法：

选、串、接、调。

 　　根据铭牌选择合适的滑动变阻器；串联在电路中；接法：

“一上一下”；接入电路前应将电阻调到最大。

 　　铭牌：

某滑动变阻器标有“50Ω　1．5A”字样，50Ω表示滑动变阻器的最大阻值为50Ω或变阻范围为0～50Ω。

1．5A表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1．5A．

 　　作用：

①通过改变电路中的电阻，逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压；②保护电路。

 　　应用：

电位器

 　　滑动变阻器的优缺点：

能够逐渐改变连入电路的电阻，但不能表示连入电路的阻值。

 　　注意：

①滑动变阻器的铭牌，告诉了我们滑片放在两端及中点时，变阻器连入电路的电阻；②分析因变阻器滑片的变化引起的动态电路问题，关键搞清哪段电阻丝连入电路，再分析滑片的滑动导致变阻器的阻值如何变化。

 　　●滑动变阻器的四种连接方式

滑动变阻器的四种正确连接方式:

滑动变阻器有四个接线柱，若都取上两个接线柱或下面两个接线柱接入电路中，则等于没有把电阻连入电路或连入了一个固定不变的电阻。

要想改变接入的电阻请遵循“一上一下”的连接原则。

●判断滑动变阻器连入电路的电阻值变化的步骤：

第一步，确定滑动变阻器与电路的接法。

第二步，根据电流通过滑动变阻器的情况，判断变阻器的哪段连入电阻。

第三步，根据滑片位置的变化，判断通过电流的电阻丝长度的变化。

第四步，由电阻丝接入的长度变化判断接入电路中的电阻的大小。

●滑动变阻器的使用原则

（1）根据需要进行选择，不能超过滑动变阻器允许通过的最大电流值。

（2）滑动变阻器要与被控制的电路串联。

（3）滑动变阻器要与连入电路时应采用“一上一下”两个接线柱的接线方法。

（4）为了保护电路，在通电之前应将滑片调至阻值最大端。

怎样判断滑动变阻器的滑动时电阻值的变化：

说明：

滑动变阻器是根据导体的电阻与长度的关系制成的。

靠改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。

判断滑动变阻器滑片移动时的电阻的变化,可按下列步骤进行:

（1）明确滑动变阻器的哪两个接线柱被接入电路

（2）运用走电流的方法确定滑动变阻器被接入电路的部分，即判定变阻器的哪一段电阻线被连入电路;

（3）根据划片的移动情况,判断被接入电路部分的电阻线长度的变化，从而确定电阻的变化。

电阻值的变化取决于连入电路的电阻线长度的变化,电阻线长度的变化取决于连入电路的“一下”接线柱,与“一上”接线柱无关。

滑动变阻器滑片靠近“一下”接线柱时,连入电路的电阻线变短,电阻值变小；远离“一下”接线柱时,连入电路的电阻线变长,电阻值变大。

这个规律可简单记作“近小远大”.

【例14A】连接电路，要求：

（1）L1和L2并联，用滑动变阻器改变L1的亮度，并且划片P向右滑动时，L1变亮；

（2）用电流表测量通过L2的电流；（3）开关控制整个电路

【例14B】在探究“用滑动变阻器改变灯泡亮度”的实验中,小王把开关1小灯泡、滑动变阻器、电源用导线连接好后,闭合开关,小灯泡亮了;他想改变小灯泡的亮度;但无论怎样调节滑动变阻器,小灯泡的亮度就是不变。

（1）请你指出小王在实验中关于滑动变阻器的连接可能存在的两个错误:

①

②

（2）请你用笔画线代替导线,使滑动变阻器能改变小灯泡的亮度.

【例14C】将图中的变阻器连人电路中的M、Ⅳ之间.要求滑片P向右移动时,电流表

的读数变小,那么灯泡的亮度会变,滑动变阻器连人电路的接线柱M连接的是,N连接的是.

[解析]电流表A的读数变小,滑动变阻器连入电路的电阻值必定变大;而当滑片P向右移动时阻值变大。

则图中箭头下的左边电阻丝应连入电路,即连入电路的下方接线柱是A。

[答案]暗AC或D

【例14D】如图为滑动变阻器连人电路的示意图，当滑片P向右滑动时,连人电路的电阻变小的是

⑵电阻箱（另一种变阻器）：

 　　分类：

 　　旋盘式电阻箱：

结构：

两个接线柱、旋盘

 　　变阻原理：

转动旋盘，可以得到0～9999．9Ω之间的任意阻值。

 　　读数：

各旋盘对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，然后加在一起，就是接入电路的电阻。

 　　插