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计算机仿真软件在电工学课程实验教学中的辅助应用

2020-03-07 09:57 作者:信游娱乐
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电气工程是高校非电工学生不可或缺的技术基础课程。该课程具有抽象内容,理论抽象和实用性强等特点。因此,在学习理论课的同时,学生们还增加了实验教学环节。这不仅有助于学生加深对电学理论的理解和掌握,还可以提高学生的动手能力。然而,传统的实验教学模式存在许多缺点。 (1)大多数实验项目都是基于验证性实验,缺乏创新,设计和全面的实验内容。学生可以根据教师实验指南的步骤逐步完成实验。它限制了学生的独立思考和创新思维的培养。 (2)由于实验时间的限制,学生很难在规定的时间内掌握仪器和设备的使用。这将不可避免地导致设备和设备的损坏,以及实验数据的错误,这极大地影响了学生。做实验的热情。

针对上述问题,我们应该继续研究和探索新的实验教学模式和实验方法,以提高实验教学质量和教学效果。

随着计算机技术的飞速发展和电路仿真软件的出现,利用计算机进行仿真实验已成为一种非常有利的实验教学辅助手段。与传统的物理实验相比,计算机模拟实验直观,生动,易于实现。如果将计算机模拟软件引入到电工课程的实验教学中,不仅可以弥补传统实验教学模式的不足,而且可以用于模拟。软件中提供的各种分析方法使学生能够更快更好地掌握理论知识,更激励学生学习,进一步提高学生的综合素质。

1个仿真软件Multisim介绍

Multisim是由加拿大IIT(InteractiveImageTechnologies)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。

2.1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。

计算机仿真软件在电工学课程实验教学中的辅助应用

(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。

计算机仿真软件在电工学课程实验教学中的辅助应用

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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