将Multisim引入到电路分析理论教学的探讨

2021-06-26王丹卢婧杨士航

电子测试 2021年3期

王丹，卢婧，杨士航

（成都工业学院网络与通信工程学院，四川成都，611730）

0 前言

《电路分析》是电子信息工程类学生的核心专业基础课程之一，其学习的效果将影响后续课程如《数字电子技术》、《通信电子线路》等的学习[1]。而在有限的教学课时里，系统知识的完备性和各个知识点的详细教学往往是老师要处理的一对矛盾。为在有限的课堂时间，让教学更生动、深刻，本文探讨引入Multisim来辅助理论教学[2]。

Multisim已广泛应用于高校电类课程教学中，其安装简单快速的特点使其能走出实验室，方便用于个人电脑或多媒体教室。

以往Mutltisim的使用主要是用于实验课的教学，进行一些验证性的实验，和理论课有一些脱离。在大三大四学生的后续专业课中，对涉及到的电路分析回顾的时候发现，学生对其知识遗忘得很多。

新冠疫情下的2020年，在线教学更是对传统方法的教学效果提出了挑战。尽管有雨课堂、腾讯课堂、腾讯会议等平台，可以很好的支持在线授课，但在知识讲解时，学生的注意力、理解和消化能力存在差别。除了增加上课的互动，还要进一步思考知识点的传授方式。本文将Multisim引入到理论课的教学中，辅助知识点的验证，使得学生对知识点的记忆和理解都更深刻。本文以KVL定理为例，探讨引入Multisim的教学效果。

1 Multisim在KVL定理教学中的应用

传统教学方式中，讲授了KVL定理之后通常选择一个例题来帮助学生消化此定理，学生课堂上的互动情况，第2次课上课知识点回顾情况，以及知识点回顾中采用Multisim辅助教学三个阶段随机抽查学生提问情况见表1所示。

表1 各教学阶段和教学方法中学生知识点掌握情况调查表

通过上述表格，反应了学生在几个阶段对知识点的掌握情况，分析原因如下：第一，例题讲解中学生不能跟随老师消化知识点，第二，课后没有及时复习，导致第二次课堂知识点回顾中学生不能掌握该知识，第三，Multisim验证所需时间只要1～2分钟，学生容易注意力集中，且软件中例题更直观生动，学生能快速掌握KVL定理的内容。例题在Multisim中再现如下。

电路如图1所示：已知uS1 =12V，uS2=6V，R1=0.2Ω，R2=0.1Ω，R3=1.4Ω，R4=2.3Ω。求电流i 和电压Uab 。

图1 例题中的电路图

假设回路顺时针绕行，按照KVL的定义有：

可计算得出

对于左边电路（图2）：

图2 例题中部分电路图

又有：

可计算出uab=9.6V。

为了同学们便于理解，本文在Multisim进行验证，第一种验证方法是把图中除源的器件测试其两端电压，如图3。

图3 Mulisim中电阻电压测试

需要注意的是，万用表测电压的时候，统一按照正极接器件的电流流入端，负极接器件的电流流出端。根据仿真图结果，测得的电压和计算电压一致；如果把测得得电压带入KVL 方程，有（12-6）V=（0.3+0.15+2.1+3.45）V。

此方法中，把电源U1看着电压升，电压U2与电压U1方向相反，可看着电压降，其他器件全部为电压降。

第二种验证方法，不考虑是否为源，图中所有器件全视为二端器件，测试每一个器件得电压，如图4。

图4 Mulisim中所有二端器件电压测试

同样，万用表测试器件电压得时候，表的正极接电流流入端，负极接电流流出端。根据仿真图可以看出，-12+0.3+6+0.15+2.1+3.45=0。测试结果和计算结果一致，且都满足KVL定理。

通过上面的Multisim仿真演示，进一步验证了KVL定理的内容，以及KVL定理的应用以及闭合回路KVL等式的例写。通过Multisim中的演示，同学们都能熟记KVL定理的内容，在我后来课堂知识点回顾的时候，随机点名起来的同学都能回答出KVL定理的内容，也能过通过课后习题的完成情况了解到他们对KVL定理的掌握。

教师提前在Multisim中画好电路图，演示过程只需要一到两分钟，但达到的教学效果以及给同学们留下的印象却是胜过老师多花十分钟多讲一个例题，或者同学下来花更多时间多做几个习题。