用Multisim实现戴维南定理的实验教学 戴维南定理
时间：2020-02-22 07:33:18 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：实验教学是整个教学活动的重要组成部分，电工实验是检验电工理论的一种教学手段，电工实验能提高学生学科素质，培养学生动手操作能力和协作精神。针对职业学校学生素质提升问题，文章介绍了如何在实验教学中应用Multisim进行电路仿真分析，进而提出“计算机仿真实验”的教学模式，切实做到虚拟实验与实际实验相结合，培养学生的综合实践能力。
关键词：Multisim；电工实验；教学
作者简介：高立章（1979-），男，山东莱芜人，山东省电力学校电力系，讲师。（山东 泰安 271000）
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）36-0173-01
一、Multisim简介
Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics）推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。Multisim电子电路全功能模拟测试仿真软件，是一套完整的系统设计工具，其强大功能包含：元器件编辑、选取、放置；电路图编辑、绘制；电路工作状况测试；电路特性分析；电路图报表输出打印；档案转入/出；PCB文件转换功能；结合SPICE、VHDL、Verilog共同仿真；高阶RF设计功能；虚拟仪器测试及分析功能；计划及团队设计功能；VHDL及Verilog设计与仿真；FPGA／CPLD组件合成。
在电工实验教学中，可以实现直流电路中基尔霍夫定律、欧姆定律、戴维南定理等实验的模拟仿真，也可实现交流电路中电阻、电容、电感及三相交流电路的实验分析。通过系统仿真实验，既验证电工理论，又巩固理论知识，还掌握了应用电路仿真软件实现模拟实际电路的方法，所以说Multisim软件对于分析电路实验问题起着重要的作用。
下面我们通过电路理论中一个定理的验证来看一下Multisim在电路实验中的应用。
二、戴维南定理及其验证
1.戴维南定理内容
任何一个有源二端网络，对外电路而言，总可以用一个电压源和一个电阻的串联组合来等效。电压源的电压等于网络的开路电压，电阻等于有源二端网络除源后的输入电阻（等效电阻），如下图1所示。
2.例题分析
下面我们通过一个例题，利用电路基本定理求解出戴维南等效电路，最后求解出待求量。
电路如图2所示，US1=15V，US2=10V，R1=3Ω，R2=2Ω，R3=0.8Ω，求电流I3。
解：（1）求开路电压，图（c）：
（2）求二端网络的输入电阻：
（3）等效代换，计算电流I3，图（b）：
。
3.戴维南定理验证电路
我们可以在实验室中通过动手做实验来验证戴维南定理：通过开路实验和短路实验求解出戴维南等效电路，即求出开路电压和等效电阻，然后求出待求量，进而验证戴维南定理。我们现在利用Multisim软件验证戴维南等效电路。
Multisim软件中3D电阻具有和实际应用中相同的效果，让人看起来更加直观，更加结合实际，数字式显示用表直接显示被测数据，数据更为准确。
验证步骤：
（1）原电路图如下图3，节点a、b如图所示。
（2）R3去掉后的有源二端网络，见图4。
（3）测量有源二端网络的开路电压Uoc（注意电路图要有接地点），运行并读取电压表数据：Uoc=12V。
（4）有源二端网络两端子接电流表（注意电路图要有接地点），运行并读取电流表数据：I=10A。
（5）计算输入电阻Rin=12/10=1.2Ω。
（6）则戴维南等效电路为下图5。
（7）分别进行原电路图电阻R3电流测量、戴维南等效电路接上电阻R3电流测量（注意电路图要有接地点）。
得出结论：电阻R3在原有源二端网络作用下和戴维南等效电路作用下电流相同，既实现了戴维南定理虚拟实验证明又验证了戴维南定理。
三、结束语
通过对戴维南定理的验证可见，Multisim软件是功能强大的电路仿真软件，把Multisim应用于电工课程实验教学中，它最大的特点是使用方便，学生能对其产生浓厚的兴趣，具有很高的实用价值，它的灵活性和直观性是传统的多媒体教学软件无法代替的。它也能提高学生的计算机应用能力，加强学生的电路的分析和综合应用能力，培养学生的创新素质，从而把电工实验的教学提高到一个新的水平。
参考文献：
[1]刘德辉.电路基础[M].北京:中国水利水电出版社,2004.
[2]陶健.实用电工基础与测量[M].北京:科学出版社,2008.
[3]程勇.实例讲解Multisim 10电路仿真[M].北京:人民邮电出版社,
2010.
[4]张新喜.Multisim 10 电路仿真及应用[M].北京:机械工业出版社,
2010.
（责任编辑：刘辉）
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