Multisim10在高职电路基础教学中的应用

张辉 曲恩超 刘阳（河北交通职业技术学院）

摘要：针对电路基础课程理论性强、抽象难懂和实践性强等特点，本文将Multisim10 引入电路基础教学过程，详细分析了Multisim10在电路基础教学中的应用，取得了良好的教学效果，大大激发了学生的学习兴趣，提升了学生的职业能力和职业素质，是提高电路基础教学质量的有效方法。

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关键词 ：电路基础Multisim10 电路仿真

1 概述

电路基础课程是高职电气自动化技术、机电一体化技术及电子信息技术等专业的一门专业基础必修课，是一系列后续课程的前导课程。学好本课程对于其他课程有着极其重要的作用。但本课程特点是定理、概念众多，理论内容抽象难懂，分析计算量大，要求学生有较高的抽象思维能力和逻辑思维能力。而当前由于扩招和单招的实施，使得高职学生整体生源质量大幅下滑，再加上高职学生普遍理论基础薄弱，学习积极性差，接受新知识的能力弱，这些无疑使得电路基础课程的教学更加雪上加霜。如何让高职学生掌握电路基础相关知识并加以应用，是摆在每一个讲授电路基础老师面前的一个新课题。

Multisim10 是美国国家仪器公司推出的一款原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。Multisim10 具有操作界面直观、仿真能力强大、虚拟测试仪器种类丰富以及数据分析手段完善等特点。故利用Multisim10 仿真软件构建虚拟实验室，克服理论内容枯燥难懂、实验内容单一无趣等缺点，让学生在教中学，在学中做，做到“教学做一体”，使学生不再感到电路基础课程的抽象难学。

2 Multisim10 在电路基础教学中应用

2.1 加深相关基本定理定律内容的理解在讲授相关基本定理定律如基尔霍夫定律、叠加定理等时，为加深对理论内容的理解，一般会进行验证性实验。而验证性实验受实际实验台条件的限制，不利于高职学生的创造性发挥。现以基尔霍夫定律的验证实验为例，将Multisim10 软件引入后，老师和学生一起分工合作，根据定理内容，制定设计任务，学生自己根据设计任务动手设计实验方案，在仿真环境下构建虚拟电路模型。图1 为基尔霍夫定律验证实验仿真电路，每条支路上的电流值和每个元件上的电压值都一目了然。这时引导学生来分析电路图，先分析电流，如果按照流入电流为正，流出电流为负，电流的代数和为零；然后再分析左右回路各元器件的电压代数和也为零，所以可以得出结论：在任意时刻，流入流出某一个节点的电流代数和等于零；在电路中任意闭合回路内各段电压的代数和恒等于零。为了证实结论的可靠性，可以让学生修改电阻和电压源的数值，让学生自行分析。

如果学生已基本掌握相关定理定律的内容，老师可以在原验证性实验的基础上对实验进行一定延伸，设置若干故障点，例如设置短路、开路；阻值增大或减小等等，让学生通过仿真测量的数据去分析计算，从而找出故障点的位置和原因。这样做既可以让学生对所学知识有进一步的理解，更加发挥了学生的主观能动性、积极性和创造性；又不用担心对实训设备造成损坏。

2.2 辅助理论教学在某些抽象难懂的知识点的讲解过程中，以往的板书加多媒体课件的教学效果较差，学生无法直观地看到电路的物理过程。例如，在讲授一阶RC动态电路的过渡过程这部分内容时，需要分析输入信号为方波时电容C 两端电压的变化过程，以往只能用板书加PPT 课件来描述其物理过程，等到做实验时才能用示波器观察其电压波形。这无疑不能很好地满足教学需要。使用Multisim10，就可以当即取得相应波形图，并且通过图形使学生可以非常直观地看到它的变化规律及各个关键点的函数值。如图2 所示。

2.3 拓展实训内容“功率因数的提高———单相交流日光灯电路实验”是电路基础课程实验中一个典型实验项目，它既具有基础性又具有现实的广泛应用性，对学生理

解基本理论和培养实践操作能力都是极为重要的。但是交流电路实验要求电压较高，存在一定安全隐患，同时在进行实训操作时也容易造成器材损坏。因此，通过Multisim10软件来完成相应交流电路的仿真分析就成为一个相对较好的实验方法。

图3 为Multisim10 仿真环境下提高功率因数的实验电路。图中用一个电感线圈与一个电阻并联的电路模型等效代替实际的日光灯模型。通过图4 可知，日光灯是一个感性负载，此时电路功率因数较低，在未进行功率补偿的情况下，功率因数为0.6 左右。当在日光灯两端并联一个可调电容后，改变电容C 的值，电路的功率因数也随之发生变化。但需要强调的是，这种变化并不是线性变化。当电容C 增大到3μf 时，功率因数达到最大值0.99，但随着电容C 的继续增大，功率因数非增反减，当电容C 增至9μf时，功率因数减小至0.4 左右。这是因为一旦电容C 过大，发生过补偿，无功功率增加，所以在实际应用中要根据具体情况分析，选择一个大小合适的电容。

2.4 仿真作业习题传统教学方法下，每学习完一章节内容后，为了解学生对所学知识的掌握程度，会留下典型的习题。学生大都是被动地完成作业或是上交老师，或等老师课堂讲解。而现在完全可以要求学生以Multisim10仿真的形式完成相关习题。这样做一方面有利于学生对所学知识的巩固，也提高了学生的学习兴趣；另一方面有利于学生从工程实际角度来分析问题，同时也利于学生动手能力的提升。

3 结束语

实践证明，将Multisim10 引入电路基础教学取得了良好的教学效果。学生利用Multisim10，把自己变为教学过程的主体，在教中学，学中做，将理论知识通过仿真实验生动形象地展现在面前，缩短了理论到实践的过程；同时启发和扩宽了学生的思路，还锻炼了学生解决实践问题的动手能力，对提升学生的职业能力和职业素质起到了积极的作用。

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参考文献：

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