Matlab与Origin软件在“电路及磁路”教学中的应用

邹龙生 唐 婧 杨 红

（重庆水利电力职业技术学院，重庆 402160）

1 前 言

在“电路及磁路”教学过程中，正弦交流电波形图的绘制是一个比较棘手的问题.对于波形图的绘制，有的老师采用Excel软件来描述它，但是存在数据点不够多的障碍；也有的老师采用AutoCAD软件来绘制，但是存在曲线不够精确的困境.为此，本文根据Matlab和Origin软件各自的优势，通过它们的互补性来描述如何绘制正弦交流电的波形图，期望解决“电路及磁路”教学过程中面临的一个难题.

2 软件介绍

Matlab软件自1984年推向市场以来，已经成为世界公认的、比较优秀的应用软件.它是一种直观、高效的计算机语言，同时又是一个科学计算平台.它为数据分析、数据可视化、算法和应用程序开发，提供了最核心的数学和高级图形工具.一般认为，Matlab软件具有三大特点：一是功能强大，它具有数值计算、符号计算、计算结果、编程可视化、数学和文字统一处理、离线和在线计算等功能；二是界面友善、语言自然，Matlab以复数处理作为计算单元，指令表达与数学表达式相近；三是开放性强.Matlab还具有图像处理的功能，图像处理工具包是由一系列支持图像处理操作的函数组成的，所支持的图像处理操作有：几何操作、区域操作和块操作；线性滤波和滤波器设计；变换（DCT变换）；图像分析和增强功能.图像处理工具包的函数，有以下几类：图像显示；图像文件输入与输出；几何操作；象素值和统计；图像分析与增强；图像滤波；线性二维滤波器设计；图像变换；领域和块操作.因此Matlab软件不但具有鲜明的个性特性[1]，而且应用领域非常广泛，主要应用于模拟领域[2-3]、数字电路设计[4]等.

Origin软件是Windows平台下用于数据分析、工程绘图的软件.Origin软件与Word和Excel等软件相类似，是一个多文档界面的应用程序.Origin软件具有使用简单的特性，常用领域是数据分析和绘图[5-9].数据分析包括数据的排序、调整、计算、统计、频谱变换、曲线拟合等.

Origin的绘图是基于模版的，其本身提供了几十种二维和三维绘图模版，而且允许用户自己定制模版.使用绘图命令时，只要选择所需要的模版就可以了.

3 实例分析

已知正弦交电流的瞬时解析式为[10]：

对于正弦电流的波形图，可以用 AutoCAD软件来描述，也可以用Excel软件来绘制，采用上述的两种方法来表达波形图，都有各自的不足，为了更简单、方便地绘制波形图，根据课程的教学实践，拟采用Matlab与Origin软件相结合的方法来完成正弦交流电的波形图.现以方程(1)为例，详细阐述正弦交流电的波形图绘制的步骤.

3.1 Matlab软件计算方程(1)

写出用Matlab软件计算的程序，语句为：

①%给出角度的取值范围；

将上述语句在Matlab软件中运行，结果如下：

表1 方程(1)的计算值

3.2 Origin软件绘制方程(1)的波形图

将表1中的数据输入Origin软件相应的命令，通过plot命令，经过整理和调整，输出的图形如图1所示.将图1和图2[11]对比发现，两条曲线变化的趋势是相似的，可以认为图1符合正弦曲线的变化规律，也是方程(1)的波形图.

图1 方程(1)的波形图

图2 正弦交流电的波形图

4 结 论

本文探讨Matlab与Origin软件相结合在“电路及磁路”教学中的应用.通过实例分析，阐述了Matlab与Origin软件的结合应用，能显著提高正弦交流电波形图的准确度.采用此方法绘制的曲线，操作简单、方便、实用，而且曲线光滑、整洁，减少了因绘图方法不当造成的偏差，有助于吸引学生的注意力，提高学生对“电路及磁路”学习的兴趣，对于学生以后从事科研和技术开发工作大有帮助.

[1]樊启斌，李虹.MATLAB语言的功能、特点及其应用[J].测绘信息与工程，2000（4）：29-32，37.

[2]师青梅，常宇. Matlab仿真技术在大学物理光学实验教学中的应用[J].中国电力教育，2012（15）：78-79，87.

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[5]王小华，曾翠连，刘志，等.Origin处理化工原理实验数据[J].化学工程与装备，2009（7）：237-239.

[6]王宇，胡赘，曹仲义，等.Origin软件在化工原理实验数据拟合中的应用[J].实验技术与管理，2010（1）：86-88，93.

[7]李晓波，谢志远.Origin作图在大学物理实验教学中的应用及评价[J].襄樊学院学报，2010（8）：86-88，93.

[8]徐卫华.用 Microcal Origin软件模拟研究检流计保护电阻的作用[J].楚雄师专学报，2000（3）：80-82.

[9]刘湘敏，张军朋，吴先球.用Origin变换坐标精确测量 RLC并联谐振电路的共振频率[J].海南师范学院学报：自然科学版，2006（4）：328-331.

[10]蔡元宇，朱晓萍，霍龙.电路及磁路[M].北京:高等教育出版社，2012.

[11]http://image.baidu.com/i?ct=503316480&z=&tn=baiduimagedetail&ipn=d&word=%E6%AD%A3%E5%BC%A6%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5%E6%B3%A2%E5%BD%A2%E5%9B%BE&step_word=&ie=utf-8&in=24072&cl=2&lm=-1&st=&pn=4&rn=1&di=9189331030&ln=1930&fr=ala0&&fm q=1393228145472_R&ic=&s=&se=&sme=0&tab=&width=&h eight=&face=&is=&istype=&ist=&jit=&objurl=http%3 A%2F%2F221.203.108.70%3A8080%2Fzykc%2FUploadFile s_1578%2F201008%2F20100824162433231.jpg#pn4&-1&d i9189331030&objURLhttp%3A%2F%2F221.203.108.70%3A 8080%2Fzykc%2FUploadFiles_1578%2F201008%2F201008 24162433231.jpg&fromURLippr_z2C%24qAzdH3FAzdH3Fd d8_z%26e3Bdan_z%26e3B8ab_z%26e3B0a_z2C%24qbabaAz dH3FzyhvAzdH3FSi5oA6ptvsj_z%26e3Bwfr%3FA6ptvsjID%3D9d8&W649&H190&T9925&S12&TPjpg.