周云艷 趙年順

【摘 要】利用Multisim軟件進(jìn)行仿真可以使二階電路的過渡過程直觀形象地被學(xué)生觀察到，提高學(xué)習(xí)效果。在二階電路時(shí)域分析的教學(xué)過程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，利用Multisim仿真引入課題，利用Multisim仿真顯示電路響應(yīng)波形，驗(yàn)證理論推導(dǎo)結(jié)果，使學(xué)生學(xué)習(xí)思路清晰，學(xué)習(xí)效率提高。

【關(guān)鍵詞】二階電路；時(shí)域分析；仿真；教學(xué)過程結(jié)構(gòu)

中圖分類號： TN911.6-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）01-0105-002

【Abstract】Using Multisim software to simulate the transition process of the second order circuit can be visually observed by students and improve the learning effect.In the time domain analysis of the teaching process of the second order circuit structure design， project， is introduced using Multisim simulation using Multisim simulation display circuit response waveform， verify the theoretical derivation results， causes the student to learn clarity， learning efficiency.

【Key words】Second order circuit； Time domain analysis； The simulation； Teaching process structure

二階電路的時(shí)域分析是“電路”課程理論教學(xué)的基本內(nèi)容，也是該課程的一個難點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的教學(xué)主要是公式的推導(dǎo)，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)列寫電路的二階微分方程，根據(jù)特征方程求解特征根，根據(jù)特征根的特點(diǎn)分析二階電路響應(yīng)中自由分量的變化規(guī)律。由于在教學(xué)過程中繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過多，往往導(dǎo)致學(xué)生不能真正理解所學(xué)知識。通過在二階電路時(shí)域分析的教學(xué)中利用Multisim軟件進(jìn)行仿真，引導(dǎo)學(xué)生對電路進(jìn)行定性分析具有事半功倍的效果。

3 基于Multisim仿真的教學(xué)過程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 課題引入環(huán)節(jié)

復(fù)習(xí)一階RC電路的零輸入響應(yīng)，是按照指數(shù)規(guī)律衰減的時(shí)間函數(shù)；仿真一階RC電路的電容電壓零輸入響應(yīng)的變化曲線（取R=2kΩ，C=1uF），增加電感元件變?yōu)槎ARLC電路（取R=2kΩ，C=1uF，L=1H），用示波器觀察換路瞬間電容電壓波形的變化情況，也是一個衰減的時(shí)間函數(shù)。改變電路參數(shù)R=200Ω，重復(fù)仿真一階電路和二階電路電容電壓的變化規(guī)律，明顯有差別。

3.2 新課教學(xué)環(huán)節(jié)

說明R、L、C元件的伏安關(guān)系，列寫電路方程得二階微分方程，公式推導(dǎo)得到二階電路響應(yīng)的三種形式，并針對每種形式選擇合適的電路參數(shù)進(jìn)行仿真，用示波器觀察電容電壓的變化曲線，闡明振蕩放電與非振蕩放電過程，同時(shí)利用Multisim的仿真分析功能得到電感電流、電感電壓、電阻電壓的變化曲線。

3.3 總結(jié)歸納環(huán)節(jié)

二階電路的方程是二階微分方程，根據(jù)特征根的不同，二階電路的響應(yīng)有三種不同的形式。先求利用換路定則求初始值；求穩(wěn)態(tài)值，在直流激勵下，電容開路，電感短路；去掉激勵源，化簡電路，列二階微分方程，根據(jù)特征方程求特征根，根據(jù)特征根的形式確定響應(yīng)的表達(dá)式。利用Multisim軟件進(jìn)行仿真繪出電路響應(yīng)的具體波形，以驗(yàn)證求解的正確性與否。

4 結(jié)論

傳統(tǒng)教學(xué)中，二階電路的分析僅僅圍繞著二階電路的理論推導(dǎo)進(jìn)行，以純數(shù)學(xué)的手段完成二階電路的分析求解。學(xué)生的學(xué)習(xí)脫離了實(shí)際的物理意義，導(dǎo)致學(xué)習(xí)能力不足的學(xué)生難以理解推導(dǎo)過程，掌握不了二階電路響應(yīng)的求解。教學(xué)實(shí)踐表明，通過Multisim仿真進(jìn)行教學(xué)過程設(shè)計(jì)，，使抽象問題具體化、形象化，使學(xué)生能夠掌握二階電路響應(yīng)的具體形式，認(rèn)識到動態(tài)電路的響應(yīng)變化規(guī)律與激勵無關(guān)，降低了特征方程求解的難度。

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