實(shí)踐一簡(jiǎn)單電路原理仿真綜合

1、實(shí)踐內(nèi)容年月日實(shí)踐內(nèi)容原則上應(yīng)包含主要實(shí)踐步驟、實(shí)踐數(shù)據(jù)計(jì)算（實(shí)踐操作）結(jié)果、實(shí)踐結(jié)果（疑問(wèn)）分析等項(xiàng)目。實(shí)踐內(nèi)容仿真實(shí)驗(yàn) 1 直流電路的電位、電壓測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 透徹理解電路的基本概念：參考點(diǎn)、電位、電壓。（2） 掌握 EWB二、 實(shí)驗(yàn)原理的基本使用方法、使用步驟，特別是虛擬儀器的使用方法1.EWB(本書(shū)采用 Multisim 10.0)EWB 是 Electronics Workbench 的縮寫(xiě)，其中文名稱(chēng)為虛擬電子工作。EWB 是一種在電子技術(shù)領(lǐng)域廣為應(yīng)用的優(yōu)秀計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)，特別在電子類(lèi)課程教學(xué)、電子工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，其特點(diǎn)是界面直觀、操作方便。用 EWB 創(chuàng)建電

2、路、選用元器件和測(cè)試儀器等均可直接從屏幕圖形中選取，而且測(cè)試儀器的屏幕圖形與實(shí)物外形的面板基本相似，特別容易學(xué)會(huì)和使用（若是具有一般的電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的作效率得到大大的提高。，只是要幾個(gè)小時(shí)就可學(xué)會(huì) EWB 的基本操作），使電子設(shè)計(jì)的工EWB 作為電子類(lèi)課程的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)和實(shí)驗(yàn)段，是一種非常優(yōu)秀的電子實(shí)踐工具，它不僅可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)元器件缺乏的不足，而且排除了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的原材料消耗與儀器損壞等。通過(guò)電路仿真實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)生更快、更好地掌握理論教學(xué)內(nèi)容，加深對(duì)概念、原理的理解，彌補(bǔ)課堂理論教學(xué)的不足，而且可以熟悉常用電子儀器的測(cè)量方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力，積累排除故障的經(jīng)

3、驗(yàn)，增強(qiáng)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的思維能力?；靖拍?.（1）參考點(diǎn)（零電位點(diǎn)）：在電路中任選一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。約定正電荷在該點(diǎn)的電位能為零（電場(chǎng)作用力為零），其他各店電位能的大小都以準(zhǔn)點(diǎn)為參照。電位能與物體在某一高度具有的勢(shì)能相 似，不同之處在于做做功的是電場(chǎng)力而不是重力。在工程中常選大地作為參考，即認(rèn)為大地電位為零。在電子電路中，電路并不一定接地，常選一條特定的公共線（在電路圖中可視作一點(diǎn)）作為參考點(diǎn)，這條公共線是很多元件匯集之處，且常與底座相連，稱(chēng)作“地線”。（2）電位：正電荷從電路某一點(diǎn)移至參考點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。電位的高低是相對(duì)于參考點(diǎn)而言的，參考點(diǎn)位置不同，特定點(diǎn)電位值也不同。參考點(diǎn)是可以任意選定的，但一

4、經(jīng)選定之后，各點(diǎn)電位的計(jì)算即以準(zhǔn)點(diǎn)為準(zhǔn)。如果換一個(gè)參考點(diǎn)，則其他各點(diǎn)電位也隨參考點(diǎn)的選擇而異。因此，在電路分析中不指明參考點(diǎn)而電位是沒(méi)有意義的。（3）（4）電壓：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間的電位差。電位與電壓的異位與電壓的本質(zhì)是相同的，都是電場(chǎng)力對(duì)正電荷所做的功，都是伏特。不同的是，在電位概念中，電場(chǎng)力將正電荷從電某一點(diǎn)移到參考點(diǎn)；而在概念中，電場(chǎng)力做功的起點(diǎn)與終點(diǎn)是任意的，可以含參考點(diǎn)，也可不含參考點(diǎn)。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟在 EWB 工作環(huán)境下，按圖 1.30（a）所示連接電路。EWB 的元件庫(kù)中有數(shù)千種電路元器件可供選用。其中電阻、連接點(diǎn)在基本器件庫(kù)（basic），直流電壓源、接地在

5、信號(hào)源庫(kù)（ er source components）。連接好電路后按電路圖中要求設(shè)置電阻和電源數(shù)值。從測(cè)量指示器件庫(kù)（measurement compon）中取出電壓表，把電壓表并在電路中（注意電壓表圖標(biāo)的正負(fù)極性）。電路組成仿真結(jié)果圖 1.30電流電路的電位、電壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)按下仿真“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)（simulation switch），啟動(dòng)電路，觀察電壓表的讀書(shū)，如圖 1.3（b）所示。下各電壓表的值并填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 1.1 中。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 1.1參考點(diǎn)V0VaVbVcVdU0aUabUbcUcdUd000151396-152436a-150-2-6-9-152436b-1320-4-7-

6、152436c-9640-3-152436d-69730-152436分別以 0、a、b、c、d 作為零電位點(diǎn)，按實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 1.1 格式填入測(cè)量數(shù)據(jù)，驗(yàn)證電位和電壓的關(guān)系，即 U0a=V0-Va，Uab=Va-Vb，Ubc=Vb-Vc，Ucd=Vc-Vd，Ud0=Vd-V0.按實(shí)驗(yàn)圖 1.31 所示連接電路。利用測(cè)量探針進(jìn)行電路仿真利用直流工作點(diǎn)分析進(jìn)行電路仿真利用“測(cè)量探針”進(jìn)行電流與電壓的測(cè)量。從測(cè)量?jī)x器（instruments）中選用測(cè)量探針（measurement probe），分別探測(cè)電路中 a、b、c 點(diǎn)的電位與電流。按下仿真“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)電路，觀察各探測(cè)點(diǎn)的電位與電流

7、的數(shù)值，如圖 1.31 所示。（8）下各探測(cè)點(diǎn)的電位與電流值并填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 1.2 中，驗(yàn)證電位與電壓的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 1.2（9） 利用“直流工作點(diǎn)分析”進(jìn)行電流與電壓的測(cè)量。從 Simulate/ysis/DC operating Poysis 中選擇電路中的電流和各測(cè)量點(diǎn)的電位進(jìn)行輸出，通過(guò)仿真（Simulate）即到圖1.31（b）所示的結(jié)果，電路中的電流和各點(diǎn)的電位均在數(shù)據(jù)表中顯示出來(lái)。四、 注意事項(xiàng)按圖連接電路與儀器，電路創(chuàng)建后應(yīng)注意存盤(pán)。按下電路“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)進(jìn)行，注意讀數(shù)據(jù)或雙擊有關(guān)儀器面板觀察波形，實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸出可電路文件和波形。五、 思考題（1） 分析仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并與

8、計(jì)算數(shù)據(jù)比較，說(shuō)明電壓和電位的關(guān)系（也可用實(shí)際電阻搭建上述電路圖。通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)得數(shù)據(jù)與 EWB 仿真的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較）。（2） 總結(jié)用 EWB進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程。答：（1）電壓即電勢(shì)差，指兩點(diǎn)之間電勢(shì)之差；電位即電勢(shì)，指某點(diǎn)到參考點(diǎn)（電勢(shì)為 0）的電勢(shì)差。電勢(shì)差是電勢(shì)的延伸定義，某點(diǎn)上的電勢(shì)稱(chēng)電位，某兩點(diǎn)間電勢(shì)差稱(chēng)電壓。（2）首先是對(duì)元器件的分類(lèi)進(jìn)行了相應(yīng)的了解，再者是了解了電路仿真的操作順序以及如何更加快速地進(jìn)行原理圖的繪畫(huà)。仿真實(shí)踐 2定律的驗(yàn)證一、實(shí)踐目的（1）證明定律的正確性，加深對(duì)定律的理解。（2）加深對(duì)電壓、電流參考方向的認(rèn)識(shí)。（3）進(jìn)一步熟悉 EWB的使用。二、實(shí)踐原理定律

9、是電路的基本定律。測(cè)量某電路的各支路電流及多個(gè)元件兩端的電壓，應(yīng)能分別滿足參考點(diǎn)I(mA)Va(V)Vb(V)Vc(V)U0a(V)Uab(V)Ubc(V)Uc0(V)03018.015.09.012.03.06.09.0電流定律和電壓定律。（1）第一定律（節(jié)點(diǎn)電流定律）：電路中，任意時(shí)刻流入任一節(jié)點(diǎn)的電流，恒等于流出這個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流。若規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流頭為負(fù)值，則I=0。（2）第二定律（回路電壓定律）：沿任一閉合回路繞行一周，各電路元件上的電壓降的代數(shù)和為零，即U=0。運(yùn)用上述定律時(shí)必須注意電流的參考方向，參考方向可預(yù)先任意設(shè)定。（3）要注意參考方向的概念。所謂參考方向是

10、指電路中的一條支路 ab 在事先不知道其電流方向的情況下，假定電流方向從 a 到b，這就是 I 的參考方向。三、實(shí)踐內(nèi)容及步驟（1）在 EWB中繪出實(shí)驗(yàn)圖 1.32（a）和實(shí)驗(yàn)圖 1.32（b）。其中電阻、連接點(diǎn)在基本器件庫(kù)，直流電壓源、接地在信號(hào)源庫(kù)，電壓表與電流表在指示器件庫(kù)，要特別注意電壓表和電流表的極性與電路圖中的電流參考方向的吻合。（a）KCL 實(shí)驗(yàn)電路（b）KVL 實(shí)驗(yàn)電路圖 1.32定律仿真實(shí)踐電路圖（3） 按下“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)電路。將各元件電壓、各支路電流的測(cè)量結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 1.3 中。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表（3）根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，驗(yàn)證每個(gè)節(jié)點(diǎn)是否滿足I=0，驗(yàn)證每條回路電壓是否滿足U=0。（4）用測(cè)量探針再測(cè)上述有關(guān)節(jié)點(diǎn)的電壓值與電流值，得圖 1.33 所示結(jié)果。參考點(diǎn)I1（mA）I2（mA）I3（mA）節(jié)點(diǎn) 3IUR1(V)UR2(V)UR3(V)回路 1U00.0380.0110.02703.8182.1828.1820注：1、如個(gè)別實(shí)踐的實(shí)踐內(nèi)容多，實(shí)踐冊(cè)頁(yè)面不夠?qū)?，或有識(shí)圖、畫(huà)圖要求的，學(xué)生據(jù)實(shí)踐指導(dǎo)老師要求另附相同規(guī)格的紙張并粘貼在相應(yīng)的“實(shí)踐冊(cè)”中。2、實(shí)踐冊(cè)屬教行材料，院系（中心）應(yīng)按有關(guān)規(guī)定歸檔保管。圖 1.33定律