multisiM9电路仿真在高中物理电学实验中的应用研究

张晓坤

摘要：Multisim9作为一款电子电路仿真软件，它为我们提供了较为合适的虚拟电子实验环境，操作简单，降低了实验成本，被广泛应用于高校电子类专业的学习中。在高中物理新课程教学中，multisiM9电路仿真实验为电路教学提供了较为合适的实验手段和分析方法，仿真实验效果明显，操作简单，学生容易掌握，教学效果很好。电子电路仿真软件提供了虚拟电子电路实验环境，操作简单、降低了实验的成本和实验风险。笔者在学校物理实验活动的过程中，指导学生利用电路仿真软件对高中阶段的一些电学实验进行的模拟并记录下来供教学工作者共同研究。

关键词：multisim9电路仿真;高中物理;电学实验

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1672-1578（2018）12-0255-01

引言：实物实验特别是学生探究性的实验，由于各种干扰因素是客观存在的，其偶然误差、系统误差都不可避免。而理想实验没有“仪器、操作”，原理和方法也是理想化的条件下通过“想象”来进行，不存在实验误差。这样理想实验为实物探究实验的误差分析、实验方法的改进等提供了可以做为类比的理论基础。

1.实验教学探讨

为了突出实验课程的重要性，安徽广播影视职业技术学院电子电路类实验从理论课中分离出来，独立设课，有独立的考试和学分，有专门的实验老师以及配备相关的辅导教师，保证实验课的数量和质量.然而，传统的实验方法是学生根据实验内容和要求在实验室里用给定的元器件自己搭建实验电路，甚至部分實验采用现成的电路板，用仪器测量数据或观察波形，得出结论.由于实验课时毕竟有限，使得学生在实验室忙于赶工完成实验任务，而设计电路、思考问题的时间被占用.不仅实验效果差，学生的实验兴趣也会消退.再者，为了满足电子电路实验的要求，需要配置大量的电子设备、仪器、仪表、电子元器件、工具等.因此学校有限的教学资源与学生日益增长的教学实验需求形成了一个较难解决的矛盾，所以在目前的教学条件下如何提高实验的开出率一直是一个重点也是一个难点。

实例1：建立电路。

在Multisim9的工作界面中建立电路，如图1所示。

（1）仿真和实验结果在Multisim9的工作界面中，建立电路之后，仿真并闭合开关，会看到如图1所示现象，即灯L₁亮，灯L₂几乎不亮。在Multisim9界面中，仿真效果明显，灯L₁呈黄色。

（2）结果分析为什么会出现如图1中的现象呢？

我们用课本中的相关知识来分析：由公式P=U₂R推出R=U₂P，则灯泡L₁的电阻为R₁=U_额2P=12210ψ=14.4ψ，灯泡L₂的电阻为R₂=U_额2P=12225ψ=5.76ψ，串联电路中的总电流为I=ER₁+R₂=1214.4+5.76A≈0.60A。在串联电路电路中，通过灯L₁、L₂的电流相等，则两者的功率分别为P₁=I₂R₁=0.602×14.4W≈5.18W，P=L₂R₂=0.602×5.76W≈2.07W。通过上面的计算可得，灯L₁比灯L₂的实际功率大，因此较亮。

（3）拓展在实例1中，当电源电压为24V时，仿真结果如图2所示，灯L₁过亮，很可能被烧毁。此时的电流I=ER₁+R₂=2414.4+5.76A≈1.19A，则P₁=I₂，R₁=1.192×14.4W≈20.39W，P₂=I₂，R₂=1.192×5.76W≈8.16W。由计算可知，灯L₁的实际功率已远远超过其额定值，灯丝可能被烧毁。在Multisim9界面中，灯L₁的亮度明显高于灯L₂，呈深黄色。

实例2;分析自感现象中，开关闭合、断开瞬间的现象。

（1）分析自感现象1根据电路在Multisim9中建立如图3所示电路，并用虚拟示波器XSC1测量灯泡L₂两端电压变化.闭合开关，可在示波器中观察到灯泡L₂两端的电压变化，如图4所示，从而得出开关闭合时的现象：灯泡L₂逐渐变亮。

（2）分析自感现象根据电路在Multisim9中建立如图5所示电路，其中R₂作为电源内阻，并用虚拟示波器XSC1测量灯泡L₂两端电压变化。

开关闭合和断开过程，可在示波器中观察到灯泡L₂两端的电压变化，如图6所示，从而得出开关闭合时的现象：灯泡L₂先亮然后逐渐变暗，最后保持一定的亮度.开关断开时的现象：灯泡瞬间变亮然后熄灭，并且可观察到断开后灯泡L₂电压反向，也就是电流反向流过灯泡根据电路在中建立电路其中作为电源内阻，并用虚拟示波器测量灯泡两端电压变化。开关闭合和断开过程，可在示波器中观察到灯泡两端的电压变化图，从而得出开关闭合时的现象灯泡先亮然后逐渐变暗，最后保持一定的亮度。开关断开时的现象：灯泡瞬间变亮然后熄灭，并且可观察到断开后灯泡电压反向，也就是电流反向流过灯泡。

2.结语

利用Multisim9进行仿真实验，可以弥补在教学过程中某些实验无法演示的遗憾，同时也可以作为学生课外实验探究的一个手段，培养学生的电路建立和调试的能力，有效促进学生动手能力的提高掌握研究物理问题的这一基本方法，同时丰富自己的想象力，培养创造性思维能力。multisim9电路仿真在高中物理电学教学中发挥了极大的作用。

参考文献：

[1]梁振华.multisim9电路仿真在高中物理电学实验中的应用[J].物理教学探讨，2011，29（08）：53-55+57.