Multisim10在电工教学中的应用

摘要：本文介绍了Multisim10在各类职业技校的电工学专业中的应用，对技工院校的电工电子教学现状进行了分析并提出了解决方案，具体说明了Multisim10在电路仿真及辅助教学中的作用。

关键词：Multisim10 虚拟仪器 戴维南定律

一、引言

在从事技校电工教学的过程中，笔者发现技校学生普遍对学习《电工学》这门课程感到吃力，表现为对电路的工作原理难以理解、对单纯的理论学习不感兴趣、分析电路的能力弱等问题。这些内容虽然都有相应的章节试验，但在试验中，学生的安全用电意识差、对仪器仪表的使用能力弱等问题陆续表现出来，造成学生经常乱接线，导致电路元件、仪器仪表、工作台的人为损坏，致使学校的电工电子试验室损坏严重，维修费用居高不下。究其原因，主要有两大主因。

1.教学模式不合理

《电工学》是一门理论性很强的课程，既要对电路的运行原理有一定的了解，又要通过实际动手组装电路并进行相应的数据测量，进一步加深对电路的理解。这门课一直都采用先理论后试验的教学模式，造成学生没有感性的认识，对原理的理解与运用存在一定的难度，往往使后续的试验难以进行。

2.学生素质参差不齐

目前，技校的生源普遍以初中毕业生为主，学习习惯还以灌输式为主，学生分析问题解决问题的能力相对较弱。但学生的好奇心较强，对新鲜事物易于接受，对计算机感兴趣。

综上分析，将计算机仿真引入到《电工学》的理论教学势在必行。

二、Multisim10电路仿真软件介绍

Multisim10是美国国家仪器（NI）公司在收购原加拿大EWB的基础上，推出的一款以Windows为基础的电路仿真工具，具有完整的集成化设计环境。Multisim所包括的计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机真实地再现出来，是电工电子教学的首选软件工具。它具有以下特点：

1.直观的图形界面

整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标即可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线与在真实仪器上看到的一样。

2.强大的仿真能力及丰富的测试仪器

可作为模拟/数字电路板的设计仿真工作，并提供了多达18种的虚拟仪器进行电路动作的测量。

3.完善的后处理和分析手段

它利用仿真产生的数据执行分析并处理、分析范围很广，从基本的、极端的到不常见的都有，并可以将一个分析作为另一个分析的一部分自动执行。

下面以验证戴维南定律为例，具体介绍Mutlisim10在《电工学》中的应用。

三、Multisim10在验证戴维南定律中的应用

在仿真之前，教师必须在课堂中先讲解戴维南定律的基本内容，使学生理解戴维南定律的原理，掌握开路电压及等效电阻的计算方法。之后结合多媒体教学或计算机演示，在Multisim10中进行仿真验证，给学生以感性认识。方法如下：

（1）在Multisim10中绘制原理图，解释戴维南定律，即任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势E的电压源和内阻R0串联的电源来等效代替。利用Multisim10中提供的电压表及电流表，测量负载R5的电压及电流，如图1所示：

（2）断开负载R5，计算开路电压Uab，并用电压表测量（如图2）。

计算值：

测量值：Uab=－6V

（3）计算等效电阻：将电压源视为短路，电流源视为开路，并用万用表的欧姆挡测量（见图3）。

计算值：

测量值：R＝3Ω

(4)用开路电压Uab和等效电阻代替原二端口网络，并接上原负载电阻R5，验证此时R5的电流与电压和图1中的数据是否相等（见图4）。

通过仿真可以发现，等效之后的R5电流与原图中的R5电流是一样的，这就充分验证了戴维南定律的正确性。

四、结束语

本文通过验证戴维南定律，将Multisim10引入到教学中，起到了理论与试验的桥梁作用，学生不必顾虑部件和仪器会损坏，能够自由地学习，节省了时间和成本，同时也为他们将来在实验室中使用这些仪器做好了准备，这对教学是非常有益的。

参考文献：

[1]黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析.北京：电子工业出版社，2011.

[2]李书堂.电工基础(第三版).北京:中国劳动社会保障出版社，2001.

（作者单位：江西航空职业技术学院）