Multisim10在電工電子技術實驗教學中的應用

徐亞宏

[摘? ? ? ? ? ?要]? 在電工電子技術的實驗教學中使用Multisim10能夠幫助學生完成知識的仿真實驗驗證，從而加強實驗課程的有效性。這有利于學生能夠用直觀的方式學習，并加深其對理論知識的理解，掌握電工電子技術實驗知識，從而調動學生學習電工電子技術知識的熱情。

[關? ? 鍵? ?詞]? 電工電子技術;Multisim10;實踐教學

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）18-0172-02

受到計算機軟硬件和微電子技術發展的影響，使用軟件虛擬和計算機能夠輔助完成設計實驗電路的工作，從而對實驗的過程進行仿真，這能夠解決許多傳統實驗方法中的局限性，以更加直觀的實驗形式來調動學生的熱情，幫助學生加深對電工電子技術實驗的掌握。教師在開展電工電子技術實驗中，經常會使用Multisim10作為仿真軟件，在電子平臺上直接搭建虛擬的實驗電路和實驗裝置，同時利用仿真技術來演示實驗的全過程，并對其進行實時的監控和檢測，以此來達到預期的實驗效果。

一、電工電子技術實驗教學現狀分析

電工電子技術屬于理科專業的課程，該課程包括電工電子技術的相關概念，以及分析和設計電路的方法，學生通過該課程的學習能夠有效提升電工電子專業學生的解決問題能力，培養其逐漸形成電工電子技術人員的素質水平，為該專業的學生在工作和學習中使用電工電子技術做好充分的準備工作。在科技高速發展的影響下，電工電子技術的教學工作也在持續地優化完善，并且電工電子技術課程的教學時間是有限的，包含的教學內容較多，如果教師使用傳統的授課方式來完成電工電子技術的教學，就會增加學生的理解難度。此外，還有一些教師為了確保能夠在有限的教學時間內講解完所有的電工電子技術理論知識，就會壓縮實驗教學的時間。一些教師所設計的電工電子技術實驗課程的時間只有6～8節課，學生只能在這些有限的實驗課堂中完成對應知識點的驗證工作，這就會導致學生無法全面理解和掌握電工電子技術所有的知識點。電工電子技術的課程屬于該專業中的基礎課程，因此許多的班級都會開設這門課程。然而，學校的實驗室資源是有限的，教師在安排電工電子技術實驗課期間就會受到客觀因素的制約。在這種情況下，教師想要達到理想的教學效果就可以借助信息化手段，使用電路仿真軟件來完成教學任務，這樣能夠以更加直觀、形象的方式來呈現電工電子技術的理論知識，從而幫助學生以更加簡單有效的方式對電工電子技術知識進行理解和應用。

二、Multisim10 軟件簡述

Multisim10 軟件是一個虛擬的工作平臺，用以實現電子電路的仿真和設計工作。設計工作人員可以使用Multisim10來對設計的電路實現仿真和調試。這樣可以對所設計的電路進行有效的驗證，以此來確保其滿足設計的技術指標。此外，還可以對電路中的元器件參數進行科學的調整，從而進一步提升電路的性能。Multisim10 中也添加了和實物一致的實驗面板，這有利于進一步加深學生對電路的認識，以此來調動學生學習電工電子的熱情。此外，Multisim10的設計建立中具備較強的教學功能，因此教師在教學期間可以使用這一方法來完成教學任務，以此來提升教學內容的創意性[1]。

三、Multisim10 軟件的功能和特點

Multisim翻譯成中文就是萬能仿真的意思，其實是在EWB的基礎上進行升級。早在2001年，IIT公司就推出了仿真工具，后來被NI公司收購，并改名為NT Multisim。在2007年時，推出了Multisim10的版本，并增加了許多的教學功能，能夠輔助教師完成相應的教學任務。Multisim10具備以下這些功能：Multisim10具備較為完備的16383個元器件;Multisim 10具備較為靈活的輸入電路圖的工具且操作較為簡單，用戶在鼠標的作用下就可以實現設計仿真電路的工作。因此，用戶能夠在較短的時間內掌握使用的方法;Multisim 10的仿真器具備完全交互性，使用者在操作的過程中能夠隨時變化電路的參數，并對仿真的結果進行觀察分析，以此來研究電路在性能方面的不同;Multisim 10所提供的虛擬儀器數量較多且具有不同的種類，并且能夠與實際使用的儀器外觀保持一致，如在電工電子技術實驗中常用的頻譜分析器等;Multisim 10提供了虛擬的面板環境，在此環境中學生能夠自己完成電路實驗的制作工作，并且該環境的實驗效果與實際的實驗效果相差較小;Multisim 10能夠支持MCU的仿真，在設計較為復雜的控制系統期間則更為方便，電路仿真的使用范圍也有所增加;Multisim 10可以使用梯形圖語言，也可以實現工業控制系統的仿真工作;Multisim 10的分析功能較為強大，用戶可以使用的分析功能有24種，如交流電路的分析、傅里葉分析等，同時也可以使用仿真后處理的功能。

四、在電工電子技術實驗教學中使用Multisim 10

以單相可控整流電路實驗教學為例，在教學過程中，學生需要學習單相橋式全控整流和單相橋式半控整流電路的結構、工作原理、波形等內容。明確電路在不同負載影響下的工作情況，如純電阻負載、感性負載以及帶反電動勢負載。通過該實驗的教學需要，學生在掌握Multisim10軟件的使用方法時，還能利用該軟件來繪制單相橋式全控整流電路和單相橋式半控整流電路的電路圖，測量其電路所輸出的電壓，測試整流電路的輸入和輸出電壓波形。教師可以引導學生先進行單相橋式全控整流電路的實驗。在開展實驗教學之前，教師可以用提問的方式來引導學生把握實驗的方向。單相橋式全控整流電路是單相整流電路中使用較多的，如果把單相半波可控整流電路中的一個晶閘管替換為四個晶閘管所構成的單相橋式全控整流電路，教師進行啟發式教學的基礎上來分析整流輸出的電壓波形和大小會發生哪些變化？ 讓學生加深對這兩個電路不同之處的理解。

當學生確定實驗的方向后，教師可以安排實驗的任務，并重點強調在使用Multisim 10進行實驗的過程中所需要注意的內容。首先，學生需要在Multisim 10軟件的作用下來打造仿真環境，并在此基礎上來完成單相橋式全控整流電路仿真實驗電路圖的繪制工作。學生在使用Multisim 10軟件進行實驗的過程中，仿真實驗的電路圖中包含受控源、示波器，因此需要進行接地的處理。學生需要認真完成受控源和脈沖電壓源的連線和設置工作，避免出現連線錯誤的情況，這樣會對仿真的最終結果造成不良影響。如果在電路圖中進行刪除元件或者添加元件、變動連線和儀器變動等，都需要確保仿真的開關處于斷開的狀態。在記錄波形的過程中，如果觀察到正確的波形可以點擊暫停按鈕，避免Multisim 10軟件長期處于仿真運行的狀態下，這樣能夠有效避免死機等情況。如果需要觀察多個波形，那么學生可以區別設置示波器連線的顏色，這樣能夠為學生觀察和記錄波形提供便利。學生在使用Multisim 10軟件進行仿真實驗的過程中，需要正確測量實驗的內容，并準確記錄波形以及實驗過程中的數據信息[2]。

之后，教師可以讓學生使用Multisim 10軟件來自主探究實驗內容。學生在使用Multisim 10軟件進行仿真電路圖的繪制工作期間，需要將電源的電壓控制在220V，受控電壓源為1V，脈沖的電壓值設置為15V。學生需要在此數據的基礎上雙擊示波器，開始仿真工作，并在帶電阻負載情況下的單相橋式全控整流電路進行觀察，記錄在改變觸發角的情況下，整流輸出電壓、電流大小和波形的變化情況。學生也可以在R1的支路上串聯一個200mH的電感工作，這就要求學生需要按照正確的操作來接入電壓表和電流表，并點擊示波器和仿真按鈕，在帶電阻電感負載的情況下對單相橋式全控整流電路進行觀察分析。接著學生需要對觸發角進行變化，并記錄當前輸出電流、電壓的大小和波形的變化情況[3]。

在學生完成該實驗的操作后，教師需要引導學生對實驗的結果和內容等進行交流分析，學生需要正確完成接入電流表和電壓表的操作，并科學完成相關參數的設置。如交流電壓源、電壓控制電壓源、脈沖電壓源等。此外，學生還需要對所記錄的信息進行分析研究，學生可以采用比較的方法來總結單相橋式全控整流電路在工作中的特點，并使用所學的理論知識來對不同觸發角下整流輸出電壓平均值和整流輸出電流平均值進行準確的計算，以此來對仿真的結果進行驗證。學生還需要在不同觸發角的情況下對整流電路的輸出電壓值進行對比，從而確定觸發角的移相范圍。除此之外，教師還要求學生對四個晶閘管中對應兩端的電壓波形進行觀察分析，以此來幫助學生加深對于換相概念的理解，明確電感在電路中所起到的作用。單相橋式全控整流電路中使用到的晶閘管有四個，分別為兩個導電的回路，兩個晶閘管可以組成一個導電回路，并實現電路的控制。事實上，只需要一個晶閘管就可以實現導電回路的控制工作，可以使用二級管來替代第二個晶閘管，這樣能夠有效簡化電路。

學生在開展單相橋式半控整流電路的實驗研究期間，可以將單相橋式全控整流電路作為基礎，來開展繪制仿真實驗圖的工作，這就為分析實驗數據和波形的工作提供了諸多的便利條件，同時在進行這一實驗的過程中，教師也可以采用提問的方式來幫助學生確定實驗的方向，由此來展開具體的實驗操作。

五、Multisim10在電工電子技術實驗教學中的使用感受

學生使用 Mutisim10軟件來完成仿真的實驗，并且對實驗的過程和結果進行分析總結，有利于幫助學生形成實驗反思的習慣，并加強學生自主探究能力的訓練，有利于學生加深對于電工電子技術理論知識的理解和應用。教師能夠在學生使用 Multisim10軟件進行仿真實驗的過程中分析學生的繪圖能力、仿真測試的能力、數據分析的能力等，從而有利于對學生進行綜合性的客觀評價，幫助學生發現自己在電工電子技術學習中的不足和問題，有利于教師開展針對性的指導，以此來進一步提升電工電子技術實驗教學的整體水平[4]。

六、結語

鑒于上述分析可知，Multisim10軟件在電工電子技術實驗教學中的使用，有利于幫助學生對電工電子技術的理論知識進行有效應用，學生可以利用仿真的實驗過程和結果來加深對于電工電子技術理論知識的理解，同時也可以打破課程時間和實驗室有限的限制。 Multisim10仿真軟件的應用能夠讓學生在課下的時間對電工電子技術進行實驗練習，這能夠在一定程度上提升學生的自主學習性。

參考文獻：

[1]顏少波，曹磊，張亞楠.非電專業電工電子技術實驗教與學過程中的探索與實踐[J].新課程研究，2020（24）：39-41.

[2]王玕，王智東，張紫凡，等.基于“三性”的電工電子實驗教學模式探討[J].中國現代教育裝備，2020（9）：138-140.

[3]張雪蓮，李星沛，譚麗蕊.微課+虛擬仿真在電工電子技術綜合實驗教學中的應用[J].中國現代教育裝備，2020（7）：21-23.

[4]桑林，付強，張增鳳.電工與電子技術實驗翻轉課堂教學模式的研究[J].高教學刊，2020（9）：75-77.

編輯 魯翠紅