電路分析實驗改革探索

吳晶晶　盧孟夏　任力穎

摘要電路分析實驗是配合電路分析基礎課程開設的實驗課，隨著教學計劃的調整，對電路分析實驗課程的改革也不斷深入。本文探索了新的電路分析實驗內容的設置，在實驗中增加Multisim電路仿真軟件操作，加強儀器儀表的操作使用方法。通過考核方式促進學生獨立迅速的完成實驗，以達到提高學生實踐動手能力，為后續實踐課程打下基礎的目的。

關鍵詞電路分析實驗改革

0引言

電路分析基礎是電子電氣類各專業重要的專業基礎課程，內容包括非時變集總參數電路的基本理論知識、基本定理、基本分析方法。電路分析實驗是配合課程開設的實驗，目的是增進學生對課程內容的理解，使學生獲得電路實驗技術基礎知識，得到電工電子實驗操作基本技能訓練，幫助學生加深理解同時開設的電路分析課程的理論知識，為學生后續課程的學習打下堅實的理論與實踐基礎。

1電路分析實驗改革必要性

隨著教學改革的不斷深入，教學計劃的不斷調整，電路分析實驗學時減少到原有的50%，但電路分析基礎課程仍然是電子信息工程、電子信息科學與技術、通信工程等專業學生需較早學習的一門專業基礎課。如何在有限的學時中讓學生熟練掌握常用儀器儀表的使用方法，掌握常用電子元器件等參數的測量方法，掌握分立元件電路的組成、調整與基本參數的測試方法，成為電路分析實驗的重要任務。

針對以上原因，電路分析平臺課建設小組對電路分析實驗改革進行探索，提出下面的改革方案。

2電路分析實驗改革方案

2.1實驗內容設置

根據電路分析基礎課程教學大綱，結合電路分析基礎課程需重點講授的基爾霍夫定律、戴維南定理、諾頓定理、一階電路分析等，共安排設置8項電路分析實驗項目，具體內容如下：

項目一：電路仿真工具的基本應用。

實驗目的：①學會電路仿真工具Multisim的基本操作；②掌握電路圖編輯法，用Multisim對電路進行仿真。

實驗內容與要求：①學會電路仿真工具Multisim的基本操作；②掌握電路圖編輯法，用Multisim對電路進行仿真。

項目二：伏安特性的測量。

實驗目的：①理解線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的意義；②掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的逐點測試方法；③識別電阻的色環、數值、標稱值、額定功率、精度。

實驗內容與要求：①利用色環識讀電阻值；②測量線性電阻的伏安特性和繪制伏安特性曲線；③測量二極管伏安特性和繪制伏安特性曲線。

項目三：基爾霍夫定律的驗證。

實驗目的：①驗證基爾霍夫定律，加深對基爾霍夫定律的理解；②進一步掌握直流電流表的使用以及學會用電流表測量各支路電流的方法；③進一步掌握直流電壓表的使用以及學會用電壓表測量各支路電壓的方法；④提高檢查、分析電路及排除簡單故障的能力。

實驗內容與要求：①驗證基爾霍夫電流定律；②驗證基爾霍夫電壓定律；③掌握電路中各支路電壓的測量方法；④掌握電路中各支路電流的測量方法。

項目四：疊加原理的驗證。

實驗目的：①驗證疊加定理的正確性，加深對定理的理解；②掌握驗證疊加定理的實驗方法；③提高檢查、分析電路及排除簡單故障的能力。

實驗內容與要求：①通過實驗驗證疊加原理的正確性；②正確選擇萬用表檔位和測量電壓與電流；③加深對線性電路的疊加性和齊次性的認識和理解。

項目五：戴維南定理和諾頓定理的驗證。

實驗目的：①掌握驗證戴維南定理和諾頓定理的實驗方法；②驗證戴維南定理和諾頓定理的正確性，加深對定理的理解；③掌握含源二端網絡的開路電壓、短路電流和等效電阻的測定方法；④驗證最大功率傳遞定理。

實驗內容與要求：①用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的UOC和ISC；②測量含源二端網絡的外部伏安特性；③驗證戴維南定理；④驗證諾頓定理。

項目六：RC一階電路的響應測試。

實驗目的：①研究一階網絡的零輸入響應和零狀態響應的基本規律及其特點。理解電路參數變化對響應的影響；②理解一階RC電路的基本用途和微分電路、積分電路的基本特征；③掌握用示波器觀察和分析一階電路的暫態過程和時間常數的基本方法；④掌握用面包板搭接電路并測量參數、觀察波形的技能。

實驗內容與要求：①測量一階RC電路的零輸入響應和零狀態響應，理解電路參數變化對響應的影響；②測量一階微分電路，改變時間常數對微分電路的影響；③測量一階積分電路，改變時間常數對積分電路的影響；④測量一階電路時間常數。

項目七：R、L、C元件阻抗特性的測定。

實驗目的：①掌握R、L、C元件在正弦交流電路中的基本特征；②掌握R、L、C元件端電壓與電流間的相位關系；③研究R、L、C并聯電路中總電流和分電流、總阻抗和分阻抗之間的關系。

實驗內容與要求：①測量R、L、C元件的阻抗頻率特性；②用雙蹤示波器觀察在不同頻率下各元件阻抗角的變化情況；③測量R、L、C元件串聯的阻抗角頻率特性。

項目八：綜合測試。

實驗目的：①考核學生實驗能力水平；②促進學生自覺獨立完成實驗。

實驗內容與要求：①根據要求熟練搭建電路；②熟練使用直流電源或信號發生器產生激勵信號；③熟練使用萬用表或示波器測量響應；④準確讀寫數據。

2.2 增加Multism仿真實驗

傳統的電路分析實驗一般在實驗室進行硬件實驗，學生通過搭接電路，使用萬用表、信號發生器、示波器等儀器設備測量相關電路參數。然而，隨著教學計劃的調整，電路分析實驗也隨之有所調整，學生如想動手完成一些課外實驗項目，雖可在實驗室開放時在實驗室完成，但因實驗條件所限，未必能面面俱到。

因此，在電路分析實驗的首個實驗項目設置為“電路仿真工具的基本應用”，學生通過學習操作Multisim電路仿真軟件，掌握用Multisim仿真軟件繪制電路圖的方法，并用Multisim對電路進行仿真，借助計算機方便快捷地完成相關實驗。

學生掌握了Multisim電路仿真軟件的使用方法，不僅可以在每次實驗前對即將進行的實驗先進行計算機仿真，同時還可利用Multisim電路仿真軟件完成其他相關課外實驗，輔助學習電路分析基礎課程中的基本定律、基本原理等。

2.3 加強常用儀器設備的使用掌握

電路分析基礎課程大都為電子電氣類學生學習的首門專業基礎課，在此之前大都還未系統學習和使用實驗室常用儀器儀表，初次進入實驗室完成專業基礎課程實驗，并為以后相關實踐課程的學習打下堅實的基礎是電路分析實驗的重要任務之一。所以，在此實驗課程中必須加強學生對常用儀器儀表的使用方法的訓練。

實驗室常用電路分析的儀器儀表有萬用表、低頻信號發生器、示波器等。在電路分析實驗中，“伏安特性的測量”、“基爾霍夫定律的驗證”、“疊加原理的驗證”、“戴維南定理和諾頓定理的驗證”四個實驗中重點指導學生熟練掌握萬用表的使用方法，包括用萬用表測量電壓、電路等電路參數的方法，以及測量電阻阻值的方法等。“RC一階電路的響應測試”和“R、L、C元件阻抗特性的測定”兩個實驗中重點指導學生熟練掌握低頻信號發生器和示波器的使用方法，包括用低頻信號發生器產生任一頻率、任一幅度的正弦波或方波等，用示波器正確觀測和讀取直流或交流信號波形和相關參數值等。通過實驗，不僅讓學生熟練掌握實驗室中現有型號萬用表、低頻信號發生器和示波器的使用方法，同時也使得學生掌握這些儀器設備的基本使用方法，遇到其他型號的此類設備也可以使用得當。

2.4 實驗考核方法

電路分析實驗考核實行“一票否決”制，即缺做一次及以上實驗的學生不能參加實驗的綜合測試，視為本課程成績不及格；且若實驗的綜合測試不及格則視為實驗成績不及格。

電路分析實驗整個過程要求學生獨立、迅速的完成全部實驗，且通過實驗增強學生動手實踐能力更為重要，單單僅靠實驗課上的時間便顯得遠遠不夠。因此，在實驗課中增設綜合測試環節，一方面考查學生實驗動手能力水平，另一方面督促學生課下利用實驗室開放時間到實驗室多次反復操作實驗，以達到提高動手能力的目的。

3結束語

電路分析實驗作為電子電氣類專業重要專業基礎課，不僅幫助學生掌握電路分析相關基本理論、基本定律，同時培養和提高學生實踐動手能力，為后續專業基礎課程和專業課程的實踐環節打下基礎。學院電路分析平臺課建設小組對電路分析實驗課程的改革探索不僅充分利用實驗課上的時間，也使得學生在課余時間也積極開展實踐訓練，將實驗由“要我做”，變為“我要做”，實驗課效率和效果大大提高。

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