电路分析基础课程教学改革与探讨

许建霞

摘要：电路分析基础是一门内容多、实践性较强的专业基础课，随着社会的发展和对人才培养的要求不断提高，对电路的教学也要不断地进行改革。从优化教学内容、丰富教学手段，把Multisim引入到电路教学中来等方面进行探讨，以此来激发学生学习兴趣，提高教学质量强。

关键词：电路分析基础；multisim；三相电路

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）29-0087-02

《电路分析基础》是通信工程、电子信息工程、电子科学与技术等专业的主要专业基础课，也是一门主干课。该课程是《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《信号与系统》等后续课程的基础。为了让学生能更好地适应新技术的发展，有必要不断地优化教学内容，调整教学思路和丰富教学手段，从而加强学生对该课程的学习。

一、优化教学内容

大部分学校对电子信息类专业的学生，该门课程理论课授课学时设置为96学时，有些学校为80学时，武汉理工大学信息学院共96学时的理论教学，每学期48学时。其中在电路上学习的内容包括直流电路的分析、含运算放大器的电阻电路、动态电路；电路下的学习内容包括正弦稳态电路、非正弦周期信号激励下的稳态电路、电路的复频域分析和二端口网络分析。可见电路课程内容多，在课时有限的情况下，有必要优化课堂教学内容，在保证电路课程教学内容的系统性、完整性、全面性的基础上，要对授课内容进行适当的精选、压缩，例如含运算放大器的电阻电路这部分内容可只做简单介绍，基本滤波器电路及其频率特性甚至可以忽略，因为后续模拟电子技术课程还要详细讲解。对于一些理论推导可从简，压缩出来的学时可适当的补充简单非性电阻电路的学习，为学习非线性电路理论打下基础。

二、丰富教学手段

上课时要注重课堂教学过程的连贯性，可以以提出问题的方式引入本节课的教学内容，例如在讲正弦稳态电路分析时，以图1中的RLC串联电路为例[1]，若参数RLC已知，输入电压为u（t）=Ucos（ωt+θ），求电容两端的电压u（t）的稳态响应，如果按照动态电路的时域分析，先要建立以u（t）为响应的电路方程，得LC+RC+u（t）=u（t）

很显然是一个二阶常系数微分方程，要求u（t）的稳态响应，必定要求解这一微分方程的解，如果电路中含有三个或三个以上的独立动态元件，建立的微分方程必定是一个高阶微分方程，解高阶微分方程很繁琐，有没有一种方法使得列写的电路方程是代数方程？从而引出相量法分析正弦稳态电路。其次针对目前《电路分析基础》课程内容多，课时不够的矛盾，在课堂教学的过程中充分运用多媒体教学与传统板书教学相结合[2]，根据教学内容的不同，结合传统教学方式，灵活运用多媒体等现代教学技术和手段。最后在课堂教学中引入Multisim软件仿真，将理论教学与实验教学结合起来[3]，Multisim提供了多种元件和虚拟仪器[4]。利用Multisim元件库中提供的元件搭建仿真电路，然后用虚拟仪器显示输出结果，从而对电路进行分析，这一过程，如同在真实的实验室中搭建真实的电路，由于上课时间有限，重点放在演示上，搭建仿真电路的具体过程可作为课后作业布置给学生来完成。

三、Multisim辅助理论教学实例

以三相对称电路为例，三相电路由三相电源、三相负载和三相传输线路构成，三相电源和三相负载的联接方式有星形（Y）联接和三角形（Δ）联接，因此三相电路的联接方式有Y—Y，Y—Δ，Δ—Y，Δ—Δ四种联接，Y形和Δ形之间可等效变换，都可等效为Y—Y联接，Y—Y联接，其电路原理图如图2所示，其中xsc2显示三相电源的波形，XMM1，XMM2，XMM3分别用来测三相负载的线电流，XMM4测U1与U2之间的相电压，XWM1用来测第一相的有功功率，XMM5测中线上的电流。

1.理论计算。三相负载对称情况下，设三相电源的线电压分别为=220∠0V =220∠120V =220∠-120V

第一相和第二相之间的相电压，即电路图2中，节点1和节点2之间的电压，有=-=380∠30

第一相的线电流===1.556∠-45

然后可写出其余两相，可得

第二相的线电流=1.56∠-165A

第三相的线电流=1.556∠75A

由于是对称联接，所以中线上的电流为0

功率因数cosθ==0.707

第一相负载的有功功率P=UIcosθ=242W

2.仿真结果。仿真结果如图3所示，XMM1，XMM2，XMM3的读数均为1.556A，XMM4的读数为380.951V，XWM1的读数为42.081W，功率因数为0.707，XMM5的读数近似为0，说明电源中线和负载中线之间的电压为零，与理论计算基本一致。

3.负载对电路的影响。在图1中，将第一相中的R改为50Ω，其他参数不变，由于有中线，忽略中线阻抗的情况下，无论负载是否对称，其相电压总是对称的，各相相对独立，其理论计算方法同1，可计算出I==1.97A，I=I=1.56A，P=UIcosθ=194W，仿真结果如图4所示，与理论计算一致。

在图1中，第一相中的R然仍为50Ω，其他参数不变，将中线去掉，三相负载不对称，就得到非对称三相三线制Y—Y联接其中XMM5用来测电源中点和负载中点之间的电压，其他仪表测试的电量同图1，仿真结果如图5，从图5中可以看出电源中点和负载中点之间产生了电位差，电位差的大小取决于三相负载不对称的程度，严重时会使三相负载工作不正常，所以Y-Y联接时中线非常重要，并且在中线上不允许安装保险装置。

四、结论

随着学科建设的不断发展，电路分析基础课程的教学改革是一个持续不断的探索和改进的过程，在此过程中要不断地优化教学内容，丰富教学手段，提高教学效率。将multisim引入到电路课堂教学中，通过更改参数，电路的连接方式，在课堂上实时演示给学生看，将枯燥的理论知识以图形化的形式显示出来，使学生不断的掌握电路的本质。利用Multisim辅助教学，可以巩固学生对电路分析基础课程理论知识的理解，提高学生的动手能力。

参考文献：

[1]刘岚，叶庆云.电路分析[M].北京：科学出版社，2012.

[2]马小三，章家岩，李绍铭.电路课程教学改革研究[J].安徽工业大学学报，2011，2（28）：113-114.

[3]马文忠，胡慧慧，李新瑞.《电路分析》课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2008，（10）：66-67

[4]赵春华，张学军.Multisim9电子技术基础仿真实验[M].北京：机械工业出版社，2007.