Multisim 2001在高职电路基础实验中的应用探讨

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摘要：结合高职教育的特点，利用multisim2001电路仿真软件，对电路基础传统实验模式进行改革。本文以戴维南定理验证实验为例尝试进行实验模式改革，以提高学生实验效率，培养学生的综合素质。

关键词：Multisim2001 仿真 戴维南定理 等效

一、前言

高职高专电路基础注重实践性、操作性，而由于目前高职院校实验室设备及场地的限制，学生无法随时随地进入实验室去预习实验或设计电路。基于这种现状，笔者认为可以利用电路仿真软件来弥补实验环境的局限。Multisim 2001是一种电子电路计算机仿真设计软件，它被称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室。学生在Multisim环境中不仅可以精确地进行电路实验，深入理解电子电路的原理，同时还可以大胆地设计电路，不必担心损坏实验设备。本文以电路基础实验中的戴维南定理的验证来演示如何利用Multisim 2001仿真软件来完成该实验的模拟。

二、戴维南定理验证

戴维南定理指出：任何一个线性有源二端网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和一个等效电阻串联的等效电路模型来代替。其中：理想电压源的电压等于原二端网络的开路电压UOC，其等效电阻等于网络中所有独立源为零时的等效电阻Ro。对于开路电压和等效电阻的测量，学生不易理解，操作总是错误，若在实验前让学生先通过仿真软件进行模拟实验，直观地观察到实验现象及实验结果，然后再进行实际电路操作，将起到事半功倍的效果，大大提高实验效率。

（一）戴维南定理原电路

在仿真界面搭建戴维南实验原电路如“图1”所示，虚拟电压源的输出电压分别为12V、6V，利用虚拟万用表分别测量R3支路的电流和端电压。打开仿真按钮开关，可得R3支路的电流为6.429mA，端电压为5.786V。

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图1 戴维南原电路伏安特性仿真测试

为了得到戴维南等效电路，需要分别测试开路电压及等效内阻。

（二）开路电压UOC的仿真测试

根据开路电压UOC的定义，将“图1”中的R3支路断开，得到如“图2”所示电路。打开仿真按钮开关，万用表中即可显示开路电压UOC=9V。

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图2 开路电压的测试

（三）等效内阻Ro的仿真测试

“图2”中，设置万用表测试直流电流，如“图3”所示电路。打开仿真开关，即可显示测试的短路电流值ISC，带入公式Ro=UOC/ ISC，即可得等效内阻Ro为5Ω。

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图3 等效电阻的测试

（四）等效验证

由开路电压UOC=9V和等效内阻Ro=5Ω，根据戴维南定理可得等效电路如“图4”所示，从图中可以看出，支路电流及电压分别为6.429mA、5.786V，与原电路相同，从而验证了戴维南定理的正确性。

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图4 戴维南等效电路伏安特性仿真测试

实践证明，在电路基础实验中引入计算机仿真软件进行模拟实验，可以让学生在实际电路操作前先进行模拟实验，有一个直观、形象的认识，有助于学生对实验的理解，有效提高学生实验的正确率，对提高教学质量，激发学习热情，增强学习的主动性和积极性，培养学生分析问题、解决问题的综合能力具有重要作用。

参考文献：

[1]鱼群，舒华，陈新兵.Multisim进行电子电路设计的教学研究[J].实验科学与技术，2007（5）.

[2]孙晓艳，黄萍.基于Multisim的电子电路课堂教学[J].现代电子技术，2006，29（24）.

[3]朱采莲.Multisim电子电路仿真教程[M].西安电子科技大学出版社，2007.

本文系河北省教育厅高等学校科学技术研究指导项目《通信物理项目式教学资源平台的构建》的研究成果，课题编号Z2012056。

（责编 张宇）