張暉　劉晶　高玲

摘要 一階RC電路的暫態(tài)過程非常短暫，利用仿真軟件Multisim來演示一階RC電路的響應，可以直觀地觀察變化過程以及時間參數(shù)對暫態(tài)過程時間長短的影響，增加了教學信息量，提高了教學效果，并且進一步驗證了仿真的結果和理論分析值的吻合度。

關鍵詞 Multisim 一階RC電路 教學效果

中圖分類號：TM133 文獻標識碼：A

在一階RC電路響應中，動態(tài)電路的暫態(tài)過程是十分短暫的單次變化過程，通常在教學中都是以理論講解為主，涉及到的瞬態(tài)變化波形，一般無法直接呈現(xiàn)給學生，如果利用仿真電路來展示瞬態(tài)過程的變化以及參數(shù)對于過渡過程時間長短的影響，將有助于激發(fā)學生的興趣并加深理解。

1 仿真軟件Multisim介紹

Multisim是EWB軟件的升級版本。軟件里的所有元器件都是經過高度仿真而成，與實際結果幾乎完全相同。軟件具有以下特點：元器件庫豐富、電路分析功能強大、具有windows風格的界面。

傳統(tǒng)電子技術理論教學，由于條件限制，導致理論與實驗相分離，達不到最佳教學效果。隨著社會的發(fā)展，運用多媒體教學已經成為必然趨勢。

2 RC電路的響應

零輸入響應：一階電路僅有一個動態(tài)元件，如果在換路瞬間動態(tài)元件已儲存有能量，那么即使電路中無外加激勵電源，電路中的動態(tài)元件將通過電路放電，在電路中產生響應，即零輸入響應。

對于圖1所示電路，當開關S閉合在1端時，電源通過R對C充電，電路達穩(wěn)定狀態(tài)，電容儲存有能量，電容電壓值恒定為6 V，當開關S閉合在2端時，C通過R放電，在電路中產生響應， 即零輸入響應，電壓從6V按指數(shù)規(guī)律變?yōu)?V。

利用Multisim進行仿真，從圖2（a）上可以很明顯地看出，暫態(tài)過程是按照指數(shù)規(guī)律進行衰減的，電路中已經給出了元件的參數(shù)，R=500 ，C=10 F，=RC=5ms。 點的電壓是電源電壓6V的36.8%約等于2.2V。示波器的紅色指針為暫態(tài)過程的起始時刻，藍色指針為 點時刻，可以看出，在時間經過了 ，即5ms時，電容電壓完成了總變化量的63.2%，電容電壓約為2.2V。

將C由10 F變化到20 F，計算得到=10ms，點電壓仍然是2.2V。從圖2（b）中可以看出，時間經過10ms，電容電壓才衰減為2.2V，也就是經過10ms，電容電壓才完成總變化量的63.2%。

零狀態(tài)響應：當動態(tài)電路初始儲能為零時，僅由外加激勵產生的響應就是零狀態(tài)響應。對于圖1所示的電路，若電容的初始儲能為零，當開關S 閉合到1端時，電容通過R充電，響應由外加激勵產生，即零狀態(tài)響應， 仿真波形如圖3所示。從圖3可以看出，時間經過了，即5ms時，電容電壓完成了總變化量的63.2%，即6V的63.2%，約為3.8V。

全響應：當一個非零初始狀態(tài)的電路受到激勵時，電路的響應稱為全響應。對于線性電路，全響應是零輸入響應和零狀態(tài)響應之和。如圖1所示，反復按下空格鍵使開關反復切換，通過示波器就可觀察到電容電壓全響應波形如圖4所示。

在教學中電路使用Multisim軟件對電路進行仿真，讓學生通過觀察仿真波形，加以分析、總結，為了進一步講解時間常數(shù)對響應速度的影響，可以改變參數(shù)R 或C，從而改變時間常數(shù)，觀察波形，得出結論。

3 結束語

在傳統(tǒng)的教學方法中，容易出現(xiàn)教學效率不高、教學效果不夠理想等問題。運用仿真實驗，將理論和實踐相結合，可以極大地提升學習效率和教學效果。

參考文獻

[1] 羅映紅.電工技術[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] 熊偉，侯傳教，梁青，等.Multisim 7電路設計及仿真應用[M].北京：清華大學出版社，2006.

[3] 王冠華.Multisim10電路設計及應用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.

[4] 俎云霄，李巍海，張軼.Multisim在電路分析基礎課程教學中的應用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010（15）：28—30.