基于Every Circuit的電工電電子技術仿真的研究

甘永雙

(遼寧鐵道職業技術學院，遼寧 錦州121000)

電工電子技術課程，作為高職理工類必修的一門專業基礎課，所包含的內容多，知識抽象、概念難于理解；電路結構復雜，分析比較困難。現在的電路輔助學習軟件很多，例如有multisim 10，Protel，EWB等。而Every Circuit（電路模擬器）是一款新型的電路模擬軟件，對于電工電子技術的學習大有幫助。下面，我們來討論其特點和研究它在電路中的仿真。

1 Every Circuit的特點及功能

這是一款專為電子信息技術專業的人士所打造的軟件，在這款軟件中，你只需要建立電路，點擊播放按鈕，就能夠觀看動態的電壓和電流的動畫。它在模擬電路運行的同時，你還可以通過模擬按鈕來調整電路參數，電路會實時的響應這種變化。這是一個極具創新性的互動軟件，對于初學者和那些需要設計電路的人士來說尤為有用。且該軟件可以在手機上實時仿真電路的運行情況，操作極為簡單、易學，激發了學生學習的興趣，同時，也可自行設計電路進行仿真，提升了學生的成就感。

功能如下：動畫模擬電壓波形和電流流向，模擬控制旋鈕調整電路參數，自動布線等。還有電阻、電容、電感、二極管、三極管場效應管等元器件模型。

2 高職電工電子技術學習的特點

電工電子技術課程涉及元器件種類多、數量大，電路結構復雜，數值計算量也大。很多概念，定律、定理也比較抽象，理解概念、定理、定律很難，對于電路元器件符號和公式只是暫時記住，計算只不過簡單的套公式。以往傳統的課堂教學，收效甚微，分析電路更是無從下手。課程學完考試之后，再也沒有什么印象。

3 基于Every Circuit的電工電電子技術仿真的研究

針對高職電工電子技術的學習特點和以往的學習經驗，為了提高教學質量，提升素質教育，選擇適合于學生主動學習的方法，也正是科學技術發展到了一定程度，Every Circuit（電路模擬器）軟件可以方便的安裝在手機上，使得利用Every Circuit（電路模擬器）仿真得以實現。我們以基爾霍夫定律仿真為例進行研究。

3.1 基爾霍夫定律

在電路的分析中，經常遇到復雜的電路，復雜電路的有些支路電流和電壓不能直接測量時，可以用相關的理論進行推到計算。基爾霍夫電路各種計算方法的基礎，無論對于直流電路還是交流電路的電壓和電流，理論上都可以用其進行求解。基爾霍夫定律有電流定律和電壓定律，電流定律的內容是對電路的任意一個節點，同一時刻流入節點的電流之和必等于流出該節點的電流之和，又稱為基爾霍夫第一定律，用公式表示為ΣI入=ΣI出；電壓定律內容是對電路中的任何一個閉合回路而言，其其各段電壓的代數和恒等于零。又稱基爾霍夫第二定律，用公式表示ΣU=0。該公式稱為回路電壓方程。基爾霍夫定律內容非常簡練，但真正理解掌握能夠熟練運用并不容易。利用Every Circuit（電路模擬器）輔助課堂教學，這些問題在一定程度上就能得到解決[1]。

3.2 編輯電路原理圖

基爾霍夫定律的驗證還得從電路開始，如圖1所示為復雜電路，該電路有兩個電壓源和電阻串聯之后并聯，在與電阻連接屬于典型的復雜電路，實際生活中我們的手機在充電時也在應用就是這種情況，一個是直流穩壓電源，一個是蓄電池電源。啟動Every Circuit軟件，在元器件庫中選擇電阻、電壓源，點擊元器件的接線端進行連線，不要忘記接地連接，然后通過旋鈕設置各元器件的參數，所創建的電路如圖2所示。

圖1 基爾霍夫定律計算的復雜電路

圖2 利用EveryCircuit創建的電路

3.3 仿真研究

圖3

圖4

圖5

一切準備之后，點擊運行按鈕，仿真開始，觀察電路的工作狀態，電流的流向一清二楚（小綠點的運動反向為電流的流向），電壓、電流的數值馬上顯示出來。根據所顯示的數值，我們來驗證基爾霍夫電流定律，如圖3，上結點流入的電流為3mA，而流出的電流為1mA+2 mA，符合基爾霍夫電流定律。同樣，也可以輕松驗證基爾霍夫電壓定律，這里就不在贅述了。但觀察之后，看過電流的流向，有的同學產生了疑問，電壓源Us2的電流反向很特殊，這與中學學習的相矛盾，教師應及時解釋，電池充電就是如此，打消學生心中的疑慮。這是教師在適當的提出問題，有沒有電路閉合時電壓源電流等于零的情況，有沒有兩個電壓源電流方向相同的情況呢？經過這樣的提問，現場激發了學生的思維，大家作出各種猜測，經過自己分析、討論，作出判斷，然后再想辦法利用Every Circuit進行驗證。實際上通過調整元器件的參數就可以了，很是方便，如果用計算的方法設置參數，比較復雜，元器件的參數可以連續調節，很快就能實現。例如，在設計兩電壓源電流同方向這種情況是，我只調節電壓源電壓就可以了，把電壓源電壓由5V調整為4V，可以清楚地看到流入上結點的電流為2mA+1mA，流出結點的電流為3mA，如圖4所示。再有，電壓源電流為零的情況，自己設計參數更不容易，通過參數按鈕來找尋合適的參數比較方便。如圖5所示，把期中的一個電壓源設置為500mA，另一個為 1V，調整電阻值，當阻值為 500Ω、1kΩ、1kΩ 時，Us1電壓源的電流為零。證實了自己的猜想。提高了學習的興趣。

4 結束語

EveryCircuit電路模擬器可以在手機上進行操作，使得工作環境不在受限制，可以隨時、隨地進行。另外，由于其操作簡便，易學易用，很受學生的歡迎，而且能夠驗證自己對策分析結果。激發了學生學習的主動性[2]。

在職業教育是面向人人的時代，職業教育的受眾，更多的可能是以形象思維為主的青少年。不善于用符號去思考，而樂于在具象情境或氛圍中通過“行動”來學習[3]。由此可見，教學軟件在教學中能夠運用得適當，可以提升學習的效果，使其探究能力得到發展，也增加了自己動手的實踐能力，為將來的實際工作打下扎實的基礎。

［1］盛桂珍，蔡長青.基于Multisim10的新型教學方法的應用研究[J].長春工程學院學報，2011，3.

［2］田清華.Every Circuit在電路教學中的應用[J].石家莊職業技術學院學報，2013，2.

［3］姜大源.中國職業教育改革與發展建言：措施與創新[J].職業技術教育，2011，28.