Proteus在欧姆定律电路仿真中的应用

杨晓燕 陈 蓉 蔡武德

(云南师范大学物理与电子信息学院 云南 昆明 650500)

利用Proteus软件可进行电路仿真和分析[1]，Proteus软件对计算机硬件要求低，电路仿真功能强，在全球应用极其广泛[2,3]．Proteus仿真软件的引入，教师和学生能够设计完成更多在实际中不易操作的电学实验，可弥补硬件实验的不足．本文通过欧姆定律仿真案例[4]，给出了利用Proteus实现电路仿真的详细步骤，为高中物理教师和学生快速学习并使用Proteus软件提供借鉴．

1 Proteus实现电路仿真的步骤

图1 Proteus工作界面

利用Proteus对如图2所示电路进行仿真，可归为6个步骤．

图2 电路原理图

步骤1：从元件库中选取元件.

图2中共有6个元件，电阻R，滑动变阻器RP，电源E，开关S，电流表A，电压表V．单击图1所示元件选择器上的“P”按钮，可以弹出“元件库选择”对话框，如图3所示．

图3 元件库选择页面

(1)电阻R的添加

打开元件库选择对话框，先在“Keywords”文本框中输入“Resistrors”，可在结果中看到各种类型的电阻，再在图3所示的“Keywords”文本框中输入“100R”，结果中则显示出各种功率的100 Ω电阻．这里只需小功率电阻，因此在元件描述窗口双击“100R,3W”电阻，将其添加到对象选择区．

(2)滑动变阻器RP的添加

打开元件库选择对话框，先在“Keywords”文本框中输入“Resistrors”，可在结果中看到各种类型的电阻，再在图3所示的“Keywords”文本框中输入“POT”，在元件描述窗口找到“POT”，双击鼠标将其添加到对象选择区．

(3)电源E的添加

(4)开关S的添加

打开元件库选择对话框，先在“Keywords”文本框中输入“SWITCH”，可在结果中看到各种类型的开关，在元件描述窗口找到“SWITCH”，双击将其添加到对象选择区．

(5)电流表A的添加

(6)电压表V的添加

(7)地线的添加

步骤2：放置元件.

图4 元件放置图

步骤3：设置元件属性.

选中电源E，双击鼠标左键，此时出现了属性对话框，如图5所示，在“Component Reference”后面填上电源的名称为E;在“Voltage”后面填上电源的电动势的值，这里设置为12 V．用类似的方法完成其他元件之间的编辑．

图5 元件属性对话框

步骤4：布局元件.

按照电路原理图图2布局元件，布局好后如图6所示．

步骤5：电路图的布线

当鼠标的指标靠近一个对象的连接点时，跟着鼠标的指针就会出现“X”，鼠标左键点击元器件的连接点，移动鼠标，就出现了一条红色的连接线，当连接结束时连接线会变为绿色．如图7所示为电源和电压表之间布线时的操作．用类似的方法完成其他元件之间的布线．

图6 电路图布线

步骤6：仿真运行.

图7 仿真运行

2 Proteus在欧姆定律探究学习中的应用

当构建如图2仿真电路后，可探究：

(1)电阻R一定，看电流I与电压U的关系

分别取R=20 Ω和R=10 Ω，并调节滑动变阻器RP，可绘制出R的U-I图像，如图8所示．

图8 U-I图像

从图8中可以看出，同一电阻的U-I图像是一条经过原点的直线．这表明，电阻R一定，电压U跟电流I的比值都是一个常数，R是一个只跟导体本身性质有关而与通过的电流无关的物理量．

(2)电压U一定，看电流I与电阻R的关系．

改变R的阻值，调节滑动变阻器RP，使加在R两端电压U始终保持5 V不变．从表1中可看到，R越大的流过的电流I越小，R的值反应电阻对电流的阻碍作用．

表1 电压恒定5 V

3 结束语

将Proteus仿真软件引入到教学中，有利于以学生为主体，教师主要起引导作用的教学模式的实现，有利于学生对理论知识的理解和掌握，激发学生的学习兴趣，培养学生的动手能力和创新意识．

参 考 文 献

1 龚利英,沈顺玲.PROTEUS仿真软件在电类课程教学中的应用与实践.电子世界,2016(20):13～14

2 张占强,孟克其劳.基于Proteus的多波形信号发生器仿真设计.电子测量技术,2013,36(3):15～19

3 VineshThiruchelvam,Lim Min Hong.Fluids vertical transfer utilizing VFD based centrifugal pumps.Journalof Physics,2017,822:012062

4 刘向前,袁德.对闭合电路的欧姆定律相关知识疑点的透析.物理通报,2016,35(6):31～34