科技论坛 利用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ 软件对ＲＬＣ串联电路频率特性进 行辅助教学 齐迹朱恒军沙丽娟张楠楠 （齐齐哈尔大学通信与电子工程学院，黑龙江齐齐哈尔１６１０（／６） 摘要：本文采用Ｍｕｌｔｉｓｈｎ软件对二阶电路的频率特性和谐振现象理论教学进行了研究，通过改变电路元件参数观察ＲＬＣ串联电 路的相关特性，从而加深学生对该部分内容的理解。 关键词：ＲＬＣ串联电路；Ｍｕｌｔｉｓｉｍ软件；辅助教学 ＲＬＣ串联电路是《电路原理》教学的重点，也是难点１ ，通过 板书的形式对该部分内容进行教学，除了推导公式非常繁琐之 外，也不能进行更深入的分析。随着对世界认识的日趋深入，我 们从更高的角度审视原有的教学内容，试图寻找一种更清晰、 学生更易接受的方式进行讲授。本文采用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ软件对ＲＬＣ 串联电路进行辅助教学 １，既能摈弃传统板书的麻烦，又能生 动的将教学内容展现给学生，得到了学生的一致认可１４１。 １二阶ＲＬＣ串联电路描述 ＋ 一＋ ．一 ＋ ● Ｕ Ｓ ＲＬＣ串联电路如图ｌ所示，图中ｕ 是电路的激励，电压 Ｕ ，Ｕ ，Ｕ 分别是电阻、电感、电容的响应电压。ＲＬＣ串联电路 的教学内容主要包含频率特性和谐振现象。 １．１ ＲＬＣ串联电路的频率特性 ＲＬＣ串联电路的频率特性很典型，在工程上得到了广泛应 用，响应电压对应的网络 数具有不同的频率特性。 １．１．Ｉ当以电阻电压 ， ， 、 图１ ＲＬＣ串联电路 图２ ＲＬＣ串联电路的频率特性曲线 ／＼ 口Ｔ’ｊ…～… —：：Ｊ一一 为响应时，其网络函数 （ｊｗ）： ‘ Ｕ（Ｊｗ） 具有带通特性。 ． Ｉ．Ｉ．２当以电感电压 ，为响应时，其网络函数 一Ｉｄ ＿ ＿－ｐ 三一一 一 ．ｊ 上Ｊ宵ｊ 童坦上竺 疗 （Ｊｗ）一 ｕ【 ｗＪ 具有高通特性。 为响应时，其网络函数 １．１３当以电容电压 （ ）＝ 图３ ＲＬＣ串联谐振电路的幅频特性图４谐振时输入、输出电压的波形 出电压波形，使其达到最大。电路如图４所示。 ３结论 具有低通特性。 通常将各频率特性表达成谐振角频率和品质因数的函数，即 ＝击 去 ㈣ ＲＬＣ串联电路的频率特性曲线如图２所示。 难度，课堂氛围良好。 １．２ ＲＬＣ串联电路的谐振特性 参考文献 对于含有电阻、电感、电容元件的一端口网络，在某一工作频率 Ｍ１．第５版，北京：高等教育出版社，２００６． 上，如果端口电压相量与电流相量同相位，则称该电路发生了谐振。 …邱关源．电路［【２】梁雪松，张容．Ｍｕｌｔｉｓｉｍ仿真软件在电子电路实验教学中的运用 此时，谐振角频率 ＝ —＿－ 。谐振时电路特点： ｆＪ１．四川教育学院学报２０１１．２７（３）：：１ｌ６一ｌ１８． １．２．１谐振时，电路的阻抗Ｚ＝Ｒ，电路呈电阻性。 ［３】冯维婷．Ｍｕｈｉｓｉｍ在二阶电路教学中的应用ｆＪ１．西安邮电学院学 ２０１ １．１６（Ｓ１）：９７—９９． １．２．２谐振肘，若电源激励一定，则电流达最大，即，｜一＝ 。 报．一‘ 月 二阶电路的频率特性和谐振现象一直是电路教学的难点。传统 的板书教学不但浪费大量时间．学生还很难理解此部分内容。采用 Ｍｕｌｔｉｓｉｍ软件进行辅助教学，通过改变电路参数，可以将电压、电流、 网络函数随参数的变化情况直观的展现出来。此外，受频率特性曲 线启发，同学们很容易掌握电路的滤波和相移特性。实践证明，该教 学方式提高了学生对抽象电路知识的学习兴趣，降低了教师的教学 １．２．３谐振时，电感电压与电容电压大小相等，相位相反。 ２采用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ软件进行辅助教学 ＲＬＣ串联电路的频率特性曲线采用板书教学描述很麻烦，学生 也难于理解。本文采用Ｍｕｈｉｓｉｍ软件对其进行辅助教学不但可以减 少课时，还能增加学生的学习兴趣，收到了很好的效果。 ２．１ ＲＬＣ串联电路频率特性的辅助教学 通过Ｍｕｈｉｓｉｍ辅助教学软件，同学们可以自行调节电路参数来 观看电路的频率特性，当频率约为１０ｋＨｚ时，输出电压为最大值。电 路如图３所示。 ２．２ ＲＬＣ串联电路谐振特性的辅助教学 在Ｍｕｈｉｓｉｍ仿真软件的工作界面建立仿真电路，设 Ｌ＝２５ｍＨ，Ｃ＝１０＃Ｆ，Ｒ＝１０ｆ２，调整波形为正弦波，频率为１ｋＨｚ， 幅值为ＩＶ，打开仿真开关，双击示波器，调节频率，观察示波器的输 ［４］祁国权．ＲＬＣ二阶电路暂态过程的Ｍｕｈｉｓｉｍ仿真【Ｊ】．电子设计工 程．２０１ １．１９（２４）：２１—２３． 基金项目：齐齐哈尔大学教育科学研究项目（２０１３０６８，２０１３０７０，２０１３０６７ ｏ
