应用nimultisim电路仿真软件模拟自感现象探究

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1、应用NIMultisim电路仿真软件模拟自感现象探究【摘要】本文简单介绍了软件Multisim10的基本使用方法，叙述了应用该软件仿真自感现象实验的研究过程。应用电子电路仿真设计软件Multisim10,设计出与真实实验相一致的匹配电路，通过计算机软件模拟仿真技术呈现出实验现象，定量分析电路中电流（电压）的变化规律，克服了传统的中学电学实验中的一些缺陷和不足，取得了很好的效果。【关键词】物理实验；Multisiml0软件；自感现象在高中新课程人教版物理选修3-2教科书的第四章第6节，介绍了这样一种奇妙的电学

2、现象：当一个线圈中的电流发生变化时，它产生的变化的磁场在它的本身激发出感应电动势，从而产生的电磁感应现象，称为自感现象。通常教师为了使学生更容易理解这一概念，会设计演示实验作为载体来分析自感线圈中“自己的电流变化最终在自己身上激起的感应现象，自己身上的自感现象又将会阻碍自己的电流变化”的规律。然而在实际操作中，发现实验只能做粗略的定性分析，电感线圈的可调控性差，小灯泡的延时效果不明显等问题，使得实验总体效果不佳，结论缺乏说服力。为了弥补上述不足，笔者尝试通过计算机软件对真实实验进行模拟电路分析。应用电子电路

3、仿真设计软件NIMultisim10,设计出与真实实验相一致的匹配电路，仿真呈现出实验现象，定量分析电路中电流（电势）的变化规律，取得了很好的效果。下面简单介绍软件NIMultisim10的基本使用方法，以及说明应用该软件仿真自感现象实验的研究过程。一、Multisim简介Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的一款优秀的仿真工具，主要用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。基于这些优点，物理教师在电学实验教学环节，可

4、以很好地、很方便地把学生刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题，极大地提高了学生的学习热情和积极性，真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。例如《数字电子技术》一书就是以Mulitisim作为教材工具，其强大的功能被广大高校教师、学生以及电子爱好者所喜爱。1.MultisimlO的主窗口界面MultisimlO的启动界面（如图1所示），启动后进入主窗口界面（如图2所示）。2.Multisiml0的元器件（Compo

5、nent）工具栏Multisim提供了多种工具栏。通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。下面主要介绍设计自感实验电路时必须使用的元器件工具栏（如图3所示）。该工具栏有18个按钮，每一个按钮都对应一类元器件，通过按钮上图标就可大致清楚该类元器件的类型。这个工具栏作为元器件的顶层工具栏，每一个按钮又可以开关下层的工具栏，下层工具栏是对该类元器件更细致的分类工具栏。以第一个按钮为例。通过这个按钮可以开关电源和信号源类的Sources工具栏如图4所示。二、应用MultisimlO软件仿真自感现象1.仿真

6、实验一：通电自感现象演示【设计】按照教科书图5设计仿真电路图：两个灯泡A1和A2的规格相同，A1与线圈L串联后接到电源上，A2与可变电阻R串联后接到电源上（如图6所示）。【调试】用鼠标左键单击Multisim主窗口界面右上方的仿真开关图标，然后用鼠标单击相应的开关元件进行调试。先闭合开关S,调节电阻R,使两个灯泡的亮度相同，再调节可变电阻R1,使它们都正常发光，然后断开开关S（如图7所示）。【仿真】重新接通电路。注意观察，在开关闭合的时候两个灯泡的发光情况（如图8-a,b,c）o图9闭合开关S瞬间，灯泡A2

7、马上就变亮，而灯泡A1却逐渐由暗变亮。【电路分析】用鼠标单击软件中的示波器（XSC1图标）,呈现开关S闭合时A1支路和A2支路的电压（或根据欧姆定律推出电流）变化曲线如图9-a。观察图9-b,得出结论：当接通开关S时，有电感线圈的A1支路电压（或电流）只能缓慢变大。观察图9-c,得出结论：当接通开关S时，无电感线圈的A2支路电压（或电流）瞬间马上变大。2.仿真实验二：断电自感现象演示【设计】按照教科书图10设计仿真电路图（如图11所示）。【调试】用鼠标左键单击Multisim主窗口界面右上方的仿真开关图标，

8、然后用鼠标单击相应的开关元件进行调试。先闭合开关S,使灯泡发光如图12所示。【仿真】重新接通电路。注意观察，在开关S断开的时候两个灯泡的发光情况（如图13-a,b,c所示）。图13断开开关S瞬间，两个灯泡闪一下才熄灭。【电路分析】用鼠标单击软件中的示波器（xscl图标）,呈现开关S断开前后A1支路和A2支路的电压（或根据欧姆定律推出电流）变化曲线如图14-a所示。图14观察图14-b,得出结论：当断开开关S时，有