基于Every Circuit的电工电电子技术仿真的研究

甘永双

(辽宁铁道职业技术学院，辽宁 锦州121000)

电工电子技术课程，作为高职理工类必修的一门专业基础课，所包含的内容多，知识抽象、概念难于理解；电路结构复杂，分析比较困难。现在的电路辅助学习软件很多，例如有multisim 10，Protel，EWB等。而Every Circuit（电路模拟器）是一款新型的电路模拟软件，对于电工电子技术的学习大有帮助。下面，我们来讨论其特点和研究它在电路中的仿真。

1 Every Circuit的特点及功能

这是一款专为电子信息技术专业的人士所打造的软件，在这款软件中，你只需要建立电路，点击播放按钮，就能够观看动态的电压和电流的动画。它在模拟电路运行的同时，你还可以通过模拟按钮来调整电路参数，电路会实时的响应这种变化。这是一个极具创新性的互动软件，对于初学者和那些需要设计电路的人士来说尤为有用。且该软件可以在手机上实时仿真电路的运行情况，操作极为简单、易学，激发了学生学习的兴趣，同时，也可自行设计电路进行仿真，提升了学生的成就感。

功能如下：动画模拟电压波形和电流流向，模拟控制旋钮调整电路参数，自动布线等。还有电阻、电容、电感、二极管、三极管场效应管等元器件模型。

2 高职电工电子技术学习的特点

电工电子技术课程涉及元器件种类多、数量大，电路结构复杂，数值计算量也大。很多概念，定律、定理也比较抽象，理解概念、定理、定律很难，对于电路元器件符号和公式只是暂时记住，计算只不过简单的套公式。以往传统的课堂教学，收效甚微，分析电路更是无从下手。课程学完考试之后，再也没有什么印象。

3 基于Every Circuit的电工电电子技术仿真的研究

针对高职电工电子技术的学习特点和以往的学习经验，为了提高教学质量，提升素质教育，选择适合于学生主动学习的方法，也正是科学技术发展到了一定程度，Every Circuit（电路模拟器）软件可以方便的安装在手机上，使得利用Every Circuit（电路模拟器）仿真得以实现。我们以基尔霍夫定律仿真为例进行研究。

3.1 基尔霍夫定律

在电路的分析中，经常遇到复杂的电路，复杂电路的有些支路电流和电压不能直接测量时，可以用相关的理论进行推到计算。基尔霍夫电路各种计算方法的基础，无论对于直流电路还是交流电路的电压和电流，理论上都可以用其进行求解。基尔霍夫定律有电流定律和电压定律，电流定律的内容是对电路的任意一个节点，同一时刻流入节点的电流之和必等于流出该节点的电流之和，又称为基尔霍夫第一定律，用公式表示为ΣI入=ΣI出；电压定律内容是对电路中的任何一个闭合回路而言，其其各段电压的代数和恒等于零。又称基尔霍夫第二定律，用公式表示ΣU=0。该公式称为回路电压方程。基尔霍夫定律内容非常简练，但真正理解掌握能够熟练运用并不容易。利用Every Circuit（电路模拟器）辅助课堂教学，这些问题在一定程度上就能得到解决[1]。

3.2 编辑电路原理图

基尔霍夫定律的验证还得从电路开始，如图1所示为复杂电路，该电路有两个电压源和电阻串联之后并联，在与电阻连接属于典型的复杂电路，实际生活中我们的手机在充电时也在应用就是这种情况，一个是直流稳压电源，一个是蓄电池电源。启动Every Circuit软件，在元器件库中选择电阻、电压源，点击元器件的接线端进行连线，不要忘记接地连接，然后通过旋钮设置各元器件的参数，所创建的电路如图2所示。

图1 基尔霍夫定律计算的复杂电路

图2 利用EveryCircuit创建的电路

3.3 仿真研究

图3

图4

图5

一切准备之后，点击运行按钮，仿真开始，观察电路的工作状态，电流的流向一清二楚（小绿点的运动反向为电流的流向），电压、电流的数值马上显示出来。根据所显示的数值，我们来验证基尔霍夫电流定律，如图3，上结点流入的电流为3mA，而流出的电流为1mA+2 mA，符合基尔霍夫电流定律。同样，也可以轻松验证基尔霍夫电压定律，这里就不在赘述了。但观察之后，看过电流的流向，有的同学产生了疑问，电压源Us2的电流反向很特殊，这与中学学习的相矛盾，教师应及时解释，电池充电就是如此，打消学生心中的疑虑。这是教师在适当的提出问题，有没有电路闭合时电压源电流等于零的情况，有没有两个电压源电流方向相同的情况呢？经过这样的提问，现场激发了学生的思维，大家作出各种猜测，经过自己分析、讨论，作出判断，然后再想办法利用Every Circuit进行验证。实际上通过调整元器件的参数就可以了，很是方便，如果用计算的方法设置参数，比较复杂，元器件的参数可以连续调节，很快就能实现。例如，在设计两电压源电流同方向这种情况是，我只调节电压源电压就可以了，把电压源电压由5V调整为4V，可以清楚地看到流入上结点的电流为2mA+1mA，流出结点的电流为3mA，如图4所示。再有，电压源电流为零的情况，自己设计参数更不容易，通过参数按钮来找寻合适的参数比较方便。如图5所示，把期中的一个电压源设置为500mA，另一个为 1V，调整电阻值，当阻值为 500Ω、1kΩ、1kΩ 时，Us1电压源的电流为零。证实了自己的猜想。提高了学习的兴趣。

4 结束语

EveryCircuit电路模拟器可以在手机上进行操作，使得工作环境不在受限制，可以随时、随地进行。另外，由于其操作简便，易学易用，很受学生的欢迎，而且能够验证自己对策分析结果。激发了学生学习的主动性[2]。

在职业教育是面向人人的时代，职业教育的受众，更多的可能是以形象思维为主的青少年。不善于用符号去思考，而乐于在具象情境或氛围中通过“行动”来学习[3]。由此可见，教学软件在教学中能够运用得适当，可以提升学习的效果，使其探究能力得到发展，也增加了自己动手的实践能力，为将来的实际工作打下扎实的基础。

［1］盛桂珍，蔡长青.基于Multisim10的新型教学方法的应用研究[J].长春工程学院学报，2011，3.

［2］田清华.Every Circuit在电路教学中的应用[J].石家庄职业技术学院学报，2013，2.

［3］姜大源.中国职业教育改革与发展建言：措施与创新[J].职业技术教育，2011，28.