Multisim 2001在高職電路基礎(chǔ)實驗中的應(yīng)用探討

李莉 吳蓬勃 李學(xué)海

摘要：結(jié)合高職教育的特點，利用Multisim2001電路仿真軟件，對電路基礎(chǔ)傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ竭M行改革。本文以戴維南定理驗證實驗為例嘗試進行實驗?zāi)Ｊ礁母铮蕴岣邔W(xué)生實驗效率，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：Multisim2001 仿真 戴維南定理 等效

一、前言

高職高專電路基礎(chǔ)注重實踐性、操作性，而由于目前高職院校實驗室設(shè)備及場地的限制，學(xué)生無法隨時隨地進入實驗室去預(yù)習(xí)實驗或設(shè)計電路。基于這種現(xiàn)狀，筆者認為可以利用電路仿真軟件來彌補實驗環(huán)境的局限。Multisim 2001是一種電子電路計算機仿真設(shè)計軟件，它被稱為電子設(shè)計工作平臺或虛擬電子實驗室。學(xué)生在Multisim環(huán)境中不僅可以精確地進行電路實驗，深入理解電子電路的原理，同時還可以大膽地設(shè)計電路，不必擔(dān)心損壞實驗設(shè)備。本文以電路基礎(chǔ)實驗中的戴維南定理的驗證來演示如何利用Multisim 2001仿真軟件來完成該實驗的模擬。

二、戴維南定理驗證

戴維南定理指出：任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對于外電路而言，總可以用一個理想電壓源和一個等效電阻串聯(lián)的等效電路模型來代替。其中：理想電壓源的電壓等于原二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，其等效電阻等于網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源為零時的等效電阻Ro。對于開路電壓和等效電阻的測量，學(xué)生不易理解，操作總是錯誤，若在實驗前讓學(xué)生先通過仿真軟件進行模擬實驗，直觀地觀察到實驗現(xiàn)象及實驗結(jié)果，然后再進行實際電路操作，將起到事半功倍的效果，大大提高實驗效率。

（一）戴維南定理原電路

在仿真界面搭建戴維南實驗原電路如“圖1”所示，虛擬電壓源的輸出電壓分別為12V、6V，利用虛擬萬用表分別測量R3支路的電流和端電壓。打開仿真按鈕開關(guān)，可得R3支路的電流為6.429mA，端電壓為5.786V。

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圖1 戴維南原電路伏安特性仿真測試

為了得到戴維南等效電路，需要分別測試開路電壓及等效內(nèi)阻。

（二）開路電壓UOC的仿真測試

根據(jù)開路電壓UOC的定義，將“圖1”中的R3支路斷開，得到如“圖2”所示電路。打開仿真按鈕開關(guān)，萬用表中即可顯示開路電壓UOC=9V。

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圖2 開路電壓的測試

（三）等效內(nèi)阻Ro的仿真測試

“圖2”中，設(shè)置萬用表測試直流電流，如“圖3”所示電路。打開仿真開關(guān)，即可顯示測試的短路電流值ISC，帶入公式Ro=UOC/ ISC，即可得等效內(nèi)阻Ro為5Ω。

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圖3 等效電阻的測試

（四）等效驗證

由開路電壓UOC=9V和等效內(nèi)阻Ro=5Ω，根據(jù)戴維南定理可得等效電路如“圖4”所示，從圖中可以看出，支路電流及電壓分別為6.429mA、5.786V，與原電路相同，從而驗證了戴維南定理的正確性。

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圖4 戴維南等效電路伏安特性仿真測試

實踐證明，在電路基礎(chǔ)實驗中引入計算機仿真軟件進行模擬實驗，可以讓學(xué)生在實際電路操作前先進行模擬實驗，有一個直觀、形象的認識，有助于學(xué)生對實驗的理解，有效提高學(xué)生實驗的正確率，對提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，增強學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力具有重要作用。

參考文獻：

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[3]朱采蓮.Multisim電子電路仿真教程[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

本文系河北省教育廳高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)研究指導(dǎo)項目《通信物理項目式教學(xué)資源平臺的構(gòu)建》的研究成果，課題編號Z2012056。

（責(zé)編 張宇）