计算机仿真软件在电工学课程实验教学中的辅助应用

张建红

摘 要：电工学实验教学环节是电工学理论知识的一个重要补充，为提高实验教学质量和教学效果，介绍了将计算机仿真软件引入到实验教学环节中的优点和方法。通过教学实例说明，利用计算机仿真软件不仅有助于学生加深对电工学理论的理解和掌握，同时提高了学生的动手能力和实践创新能力。

关键词：电工学实验 计算机仿真软件 multisim

中图分类号：G420 文献标识码A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0175-02

电工学是高校非电专业工科学生的一门必不可少的技术基础课程。该课程具有其原理多、内容抽象、理论性和实践性较强等特点。因此，同学们在学习理论课的同时，还增加了实验教学环节。这不仅有助于学生加深对电工学理论的理解和掌握，同时还能够提高学生的动手能力。然而，传统的实验教学模式存在许多弊端。（1）实验项目多以验证性实验为主，缺乏创新、设计性和综合性实验内容，学生只要按照指导教师的要求和实验指导书的操作步骤一步一步进行就可完成实验，很大程度上限制了学生的独立思考和创新思维的培养。（2）由于受到实验学时的限制，同学们很难在规定时间内熟练掌握仪器设备的使用方法，这就不可避免的会造成仪器设备的损坏，实验数据错误等问题，极大的影响了学生做实验的积极性。针对上述存在的问题，要求我们应不断的研究探索新的实验教学模式和实验方法，来提高实验教学质量和教学效果。

随着计算机技术的突飞猛进和电路仿真软件的不断涌现，利用计算机进行仿真实验已经成为一种非常有利的实验教学辅助手段。与传统的实物实验相比，计算机仿真实验具有直观、形象、生动便于实现等特点，若在电工学课程的实验教学环节中引入计算机仿真软件，不仅能够弥补传统实验教学模式的不足，同时利用仿真软件中提供的各种分析方法，能够使同学们更快、更好的掌握理论知识，更能激发学生学习的积极性，进一步培养学生的综合素质能力。

1 仿真软件Multisim简介

Multisim是由加拿大IIT（Interactive Image Technologies）公司于2007年推出的电子仿真软件升级版本，它是一种以windows为基础且专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。Multisim主要特点：（1）图形工作界面友好、直观，便于创建和定位电路。（2）Multisim为用户提供了数万种真实元器件和虚拟元器件。（3）Multisim软件不仅提供了如万用表、示波器等常用仪器，还提供了失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪等仪器，其功能与实际仪表相同。（4）Multisim可以进行直流工作点分析、交流分析、直流扫描分析等十多种分析，这些分析方法基本能满足一般电子电路设计和分析的要求。（5）Multisim可对模拟、数字和数模混合电路进行仿真。（6）具有完美的兼容能力。

2 Multisim在电工学实验教学中的应用实例

2.1 基尔霍夫定律的验证

基尔霍夫电流定律和电压定律是电路理论中最基本的定律之一，它们分别用来描述节点电流和回路电压。

基尔霍夫电流定律（KCL）：在任一瞬时，流入某一节点的电流之和必定等于流出该节点的电流之和，亦即ΣI=0。基尔霍夫电压定律（KVL）：在任一瞬时，沿任一回路循行方向（顺时针方向或逆时针方向），回路中各段电压的代数和恒等于零，亦即ΣU =0。

（1）在Multisim平台上搭建仿真实验电路，如图1所示。选取仿真仪器万用表，把三块万用表XMM1，XMM2，XMM3均设置成直流电流测量模式，并分别串接在三条支路中，单击Simulate/Run命令进行各支路电流的测量。假设三条支路的电流参考方向均指向A节点。

仿真结果如表1所示。

根据表1中数据可以得出：通过节点A的三条支路的电流代数和为零，即1.926+ 5.987+（-7.913）=0。从而验证了KCL定律的正确性。

（2）在Multisim平台上搭建仿真实验电路，如图2所示。选取仿真仪器万用表，把五块万用表XMM1～XMM5均设置成直流电压测量模式，并分别并接在各个电阻元件上，单击Simulate/Run命令进行电压的测量。

仿真结果如表2所示。

根据表2中数据可以得出：相对电路的左右两个支路ΣU=0，从而验证了KVL定律的正确性。

3 结语

将Multisim仿真软件引入到电工学实验教学中，不仅能够激发学生的学习兴趣，而且通过仿真实验的演示，有助于学生对所学理论知识的理解和掌握，使理论教学与实践有机的结合起来，极大的提高了实验教学质量和教学效果。对学生创新能力的培养和综合应用能力的提高起到良好的作用。

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