Multisim仿真在電工基礎(chǔ)課程任務(wù)教學(xué)法中的應(yīng)用

摘要：在電工基礎(chǔ)課程教學(xué)中，電路的暫態(tài)分析一章涉及一些理論公式推導(dǎo)，例如儲能元件電容C、電感L的特性和換路定則以及其在一階線性電路中的應(yīng)用，不免會令初學(xué)者感到枯燥和抽象。文章基于任務(wù)教學(xué)法，利用Multisim仿真平臺搭建RC、RL暫態(tài)電路模型，接入具有聲、光效果的元件，將抽象的電路暫態(tài)分析理論變得具有可操作性和可視化，有助于提升學(xué)生探索知識的主動性和對暫態(tài)電路理論的理解深度，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，提高電工基礎(chǔ)課堂授課效率和教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：暫態(tài)分析；儲能元件；換路定則；Multisim仿真

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）09-0155-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識碼（OSID） ：

0引言

電工基礎(chǔ)課程是本科院校非電類工科專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程。該課程中，電路的暫態(tài)分析一章既是課程教學(xué)的重點又是難點。儲能元件電容C、電感L在電工電子技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用，掌握其特性是學(xué)習(xí)好本章的基礎(chǔ)。另外，電路暫態(tài)分析面臨兩個主要難點：一是理論抽象，理解困難；二是課時有限，難以深入講解[1]。

本文結(jié)合課程目前實際情況和教學(xué)資源，將方便實用的Multisim仿真軟件用于電路暫態(tài)分析以輔助教學(xué)。首先，基于一個具體任務(wù)，師生共同分析出需要學(xué)習(xí)的知識點，將難點問題由面化點，把難度分解，使具有一定難度的融通性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)明確、目的性強和探究性強的學(xué)習(xí)，變被動為主動；然后，教師再借助Multisim仿真，進行方便直觀的動態(tài)演示、數(shù)據(jù)測量和理論分析；最后利用所學(xué)知識進行問題解決，有效提高課堂授課效率和效果[2-3]。

1 任務(wù)設(shè)計方案

以本課程里的電路的暫態(tài)分析講解為例，先給學(xué)生提供一個具有現(xiàn)實性和應(yīng)用性的暫態(tài)電路模型作為任務(wù)載體，帶領(lǐng)大家一起剖析解決問題所應(yīng)具備的知識，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”。在老師講解完基本理論知識點的同時，引導(dǎo)學(xué)生有效借助工具（仿真平臺） 更好地理解電感L和電容C儲能元件的特性，為其應(yīng)用電路分析打下良好的基礎(chǔ)。

基于任務(wù)教學(xué)法的Multisim仿真應(yīng)用，任務(wù)如圖1 所示——子彈測速應(yīng)用電路，給出U=100 V、R=6 kΩ、C=0.1 μF、l=3 m和電荷測定計G值即Q_C=3.45 μF，問子彈速度v 是多少（設(shè)測速時電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，S2和S3是聯(lián)動開關(guān)） [4]。

任務(wù)分析，計算子彈速度需要知道該子彈飛過l距離所用時間t。進一步分析，需要了解電路核心元件電容C的特性，即下面要討論學(xué)習(xí)的內(nèi)容，為將要學(xué)習(xí)的儲能元件分類、特性及其組成的暫態(tài)電路做鋪墊，讓學(xué)生帶著任務(wù)去用心、有目的性地學(xué)習(xí)。

2 電路的暫態(tài)過程分析

儲能元件的特性研究是分析電路暫態(tài)過程的基礎(chǔ)，只有先行深入學(xué)習(xí)和掌握才能進行應(yīng)用電路的下一步分析和設(shè)計。

2.1 儲能元件與換路定則

電路存在暫態(tài)過程需要有兩個因素同時滿足，一內(nèi)因是電路中含有儲能元件即電容C和電感元件L，二外因是電路發(fā)生換路動作，兩者缺一不可。