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直流电路的动态分析范文1
直流电路分析是其他电路分析的基石，它以闭合电路欧姆定律为核心，包括直流电路的动态分析，含容电路的分析，直流电路中功和能计算。
例1 如图1所示为一火警报警器的一部分电路示意图。其中R2为用半导体材料制成的传感器，电流表为值班室显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（）
A．I变大，U变大 B．I变大，U变小
C．I变小，U变大 D．I变小，U变小
分析：解答此题的关键在于确定传感器R2的电阻阻值的变化情况。题中告诉我们，电阻R2是半导体材料制成的热敏电阻，当温度升高时，电阻率减小、电阻减小，电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律I=■可知，电路中的总电流I总增大，电源内电路上的电压降Ur=I总r增大，由U=E-Ur可知报警器两端的电压U减小，又U1=I总R1增大，由U=U1+U3可知U3 减小，则电流表示数 I 减小。
点评：此题为直流电路分析中的电路动态变化问题，其特征是：电路中的某一个电阻或某一段电路中的电阻的阻值发生变化，从而引起整个电路的电流、电压、电功率发生变化；分析方法是以电路的串并联知识和闭合电路欧姆定律为基础；基本思路和步骤是：从局部到整体再到局部，电阻变化分析是基础，干路电流分析是核心，内外电路电压变化是关键。此类问题常表现在电路故障分析，滑动变阻器的触头移动和电路中的开关断开与闭合等所引起的电路变化问题。
二、电磁感应电路分析
电磁感应电路是电磁感应现象与直流电路有机结合而成的一种综合性电路，它以电磁感应现象为基础，结合直流电路讨论电磁感应规律的综合应用，主要题型有电磁感应知识中的图象分析，与力学、运动学的综合，与功和能有关问题的综合。
例2 如图2所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与金属棒的电阻均可忽略。初始时刻，弹簧处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0。在沿导轨往复运动的过程中，导轨始终与导轨垂直并保持良好接触。求：
（1）初始时刻导体棒受到的安培力。
（2）若导体棒从初始时刻到速度第一次为零，弹簧的弹性势能为EP，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？
（3）导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R产生的焦耳热Q为多少？
解析：（1）初始时刻棒感应电动势E=Lv0B，棒中感应电流I=■
作用于棒的安培力F=BIL
由以上各式得F=■安培方向：水平向左。
（2）由功和能的关系，得W1=EP=■mv■■，电阻R上产生的焦耳热为Q1=■mv■■-EP
（3）由能的转化及平衡条件等，可知棒最终静止于初始位置，Q=■mv■■
三、交流电路分析
近几年来高考对交流电知识重点考查了交变电流的规律及描述交变电流的物理量和变压器规律及应用。
例3 一台理想变压器从10kV的线路中降压并提供200A的负载电流。已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率是（）
A．5A、250V、50kW
B．5A、10kV、50kW
C．200A、250V、50kW
D．200A、10kV、2×103kW
解析：由变压器的基本公式和■=■得■=■
原线圈电流I1=■I2=5A 输出电压U2=■U1=250V
直流电路的动态分析范文2
电工学是一门非电类专业的技术基础课程，它的主要任务是为学生学习专业知识和从事工程技术工作打好电工技术和电子技术的理论基础，并使他们受到必要的基本技能的训练[1]。由于日常生活中，电气及电子信息技术无处不在，因此学生一开始学习时往往充满了兴趣，积极性也很高。但随着课程的深入，许多学生对电工学的学习兴趣开始下降，甚至出现了厌学和逃避现象。究其原因，主要有：一是开始时学生对电工学这门课程的认识出现了偏差，认为电工学就是电工实践技术，学习后能够像电工师傅一样修理各种电气线路和设备，因此只喜欢实践知识而不喜欢理论学习。二是电工学含了电路分析、电器控制、模拟电子技术和数字电子技术共四部分，有着内容多、知识面广、理论抽象、严密，逻辑性强等特点[2]。学生在学习过程中常常感觉知识点多，不容易理解，因此一旦对某个知识点不懂后，就容易放弃对后续知识的学习。三是教师在教学时，往往只注重对定理、方法的讲解，忽视定理、定律产生背景的分析，缺少理论与实际应用结合的实际举例，更没引导学生寻找一般规律和掌握前后知识间的联系。学生只能机械地背记知识内容，从而失去学习激情。
该文从提高学生学习兴趣，激发学生学习激情，帮助学生理解和掌握知识规律，培养工程素养和思维角度出发，提出在课堂教学中教师应充满激情、综合应用巧设疑问、恰当比喻、思维方法引导、注重应用、强调重点等教学要素，提高课堂教学质量。
1 教师充满激情
近年来激情教学开始被一些教师重视和研究，同时也越来越受到广大师生的欢迎[3]。教师应在课堂教学时声音宏亮、充满激情、全身心投入到课堂内容讲解中，必要时辅以适当的身体运动和面部表情以吸引学生的注意力，并以积极的心态感染学生。教学实践表明，一个教师如果在讲课时充满激情，则学生的学习激情也往往容易被调动起来，并会积极回答课堂上教师所提出的各种疑问，从而形成活跃的课堂气氛。相反，如果一个教师在讲课时缺乏激情，毫无生机，则学生在下面听课时也往往昏昏欲睡，对所讲授内容的理解和掌握程度就会大打折扣。
2 巧设疑问
在课堂讲解的过程中，巧妙地设置一些疑问，一方面可以吸引学生的注意力，激发学生学习兴趣[4]。另一方面设置一些疑问又可以促使学生思考，教师则可以在学生的各种回答中引出需要讲解的知识。由于经过自己的思考，学生对老师讲解内容的理解和记忆会尤其深刻。
例如，在讲解基本放大电路时可以设置为什么在电路中需要直流电源，直流电源究竟起什么作用的疑问。学生回答过程中，教师可以反复追问学生，使学生不断深入思考。最后教师再来解释直流电源的作用：一是确保晶体管工作在放大状态，二是补充信号放大后所需提供的额外能量。在此基础上再进一步引出静态工作点的概念。
3 恰当比喻
电工学课程中有许多不容易理解的地方，如果能引入适当的比喻，则可以通过形象的方式来帮助学生理解和记忆[5]。
比如讲解正反馈和负反馈概念时，我们可以采用下面的比喻来做说明：张三想上饭馆去吃饭，然后征求李四的意见。对于张三而言，如果李四不仅同意而且鼓励他到饭馆吃，这是正反馈；如果李四反对，这就是负反馈。
此外，在讲解组合逻辑电路和时序逻辑电路中有记忆和无记忆特点时，可以电视摇控器为例比喻说明。在换台时，如果按摇控器的频道增加或减少换台，则换台结果属于有记忆。而直接按数字键换台，则换台结果属于无记忆。
4 思维方法引导
电工学这门课程内容中允满了许多科学的思维方法。其中非线性特性的线性化、分解与叠加、动态化为静态、对偶及等效变换是最常用的思维方法。如果教师在教学过程中能够对讲解内容作思维方法上的概括和总结，则不仅可以帮助学生理解所学理论的内容本质，从而增强对所学知识的记忆，还可以进一步让学生掌握化复杂为简单的一般方法，从而形成自己的创新能力。
例如微变等效电路就是在小信号条件下，将三极管用低频小信号模型代替的方法就是非线性特性进行线性化的思维方法。而基本放大电路的静态分析与动态分析、一阶电路的全响应等于零输入响应与零状态响应等则是分解与叠加的思维方法。引入相量和阻抗概念后，交流电路的分析就可转化成直流电路进行是动态化为静态的思维方法。电感与电容、电压源与电流源的性质则具有对偶的特性。
5 注重应用
在讲解理论知识时，注重元器件的外部特性即伏安关系，着重知识在实际工程中应用背景的讲解与分析，可以使学生觉得学之有用，从而提高学习兴趣。
例如，可以漏电保护器的漏电保护原理说明基尔霍夫电流定律的应用；以收音机收音时选台的调谐电路说明谐振电路的应用；以照相机闪光灯电路说明一阶电路的运用。
6 强调重点
在讲解时强调每一次课需要重点掌握的内容，一方面可以提醒学生集中注意力，另一方面还可以帮助学生减少需要记忆的信息量，把时间和精力花在重点内容的理解和记忆上。但由于现在的教学基本上都采用了多媒体作为教学工具，因此许多老师对于需要重点掌握的内容往往打在幻灯片上或只是口头强调。但这种方法往往达不到预期的效果，原因在于上课时需要不停更换幻灯片，因此打在幻灯片上面重点强调的内容通常显示时间较短，很容易被学生忽略。口头提醒也往往由于学生来不及记而忽视。
强调重点最好的方法是把每一次课需要掌握的内容都写在黑板的固定位置上并且不擦除。这样一次课完后就自然形成了一个知识小结，学生也能随时知道这次课的重点内容是什么。这样做的另外一个好处就是即使学生上课走神，回过头后看到黑板上所写的内容，也能清楚知道这一次课需要掌握哪些内容，并且判断出什么内容尚未掌握，以便在课后能及时自学。
直流电路的动态分析范文3
关键词： Multisim； 三极管； 放大电路； 模拟电子电路
中图分类号： TN702?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）04?0123?04
0 引 言
放大电路是构成各种功能模拟电路的基本电路，能实现对模拟信号最基本的处理――放大[1]，因此掌握基本的放大电路的分析对电子电路的学习起着至关重要的作用。三极管放大电路是含有半导体器件三极管的放大电路，是构成各种实用放大电路的基础电路，是《模拟电子技术》课程中的重点内容。在课程学习中，一再向学生强调，放大电路放大的对象是动态信号，但放大电路能进行放大的前提是必须设置合适的静态工作点，如果静态工作点不合适，输出的波形将会出现失真，这样的“放大”就毫无意义[1]。什么样的静态工作点是合适的静态工作点；电路中的参数对静态工作点及动态输出会产生怎样的影响；正常放大的输出波形与失真的输出波形有什么区别；这些问题单靠课堂上的推理及语言描述往往很难让学生有一个直观的认识。在课堂教学中引入Multisim仿真技术，即时地以图形、数字或曲线的形式来显示那些难以通过语言、文字表达令人理解的现象及复杂的变化过程，有助于学生对电子电路中的各种现象形成直观的认识，加深学生对于电子电路本质的理解，提高课堂教学的效果[2]。实现在有限的课堂教学中，化简单抽象为具体形象，化枯燥乏味为生动有趣，充分调动学生的学习兴趣和自主性 [3?4]。
1 Multisim 10简介
Multisim 10 是美国国家仪器公司（NI公司）推出的功能强大的电子电路仿真设计软件，其集电路设计和功能测试于一体，为设计者提供了一个功能强大、仪器齐全的虚拟电子工作平台，设计者可以利用大量的虚拟电子元器件和仪器仪表，进行模拟电路、数字电路、单片机和射频电子线路的仿真和调试[5?6]。
Multisim 10 的主窗口如同一个实际的电子实验台。屏幕中央区域最大的窗口就是电路工作区，电路工作窗口两边是设计工具栏和仪器仪表栏。设计工具栏存放着各种电子元器件，仪器仪表栏存放着各种测试仪器仪表，可从中方便地选择所需的各种电子元器件和测试仪器仪表在电路工作区连接成实验电路，并通过“仿真”菜单选择相应的仿真项目得到需要的仿真数据[7?8]。
2 三极管放大电路的仿真分析
本文以图1所示的阻容耦合三极管单级放大电路作为分析对象，分别进行静态分析和动态分析。静态分析将分析电路的直流工作情况，动态分析将分析电路对交流信号的放大情况。
根据实验电路图，在Multisim 界面下模拟连接电路，确定电路中的各元器件参数，使用Multisim 虚拟仪器进行在线测量[9]。与理论分析一样，仿真分析时应遵循“先静态，后动态”的原则[1]。首先获取电路的静态工作点数据，再输出电路的动态输出情况。这里将利用 “直流工作点分析”功能读取静态工作点数据，利用虚拟仪器“示波器”观察三极管的输入/输出波形。
2.1 仿真分析的理论依据
分析图1所示电路，可求得其静态工作点估算表达式：
由理论分析可知，当利用三极管单级放大电路对交流小信号进行放大时，如果为电路设置了合适的静态工作点Q，就能保证三极管在整个信号周期内均工作在放大区，放大输出的信号就不会失真。若Q点偏高，三极管会在输入信号的正半周因集电极电位[UC]低于基极电位[UB]而饱和，集电极电流[IC]因此会出现顶部失真，而放大电路输出的信号则会出现底部失真。若Q点偏低，三极管会在输入信号的负半周因发射结电压[UBE]低于导通电压[UON]而截止，基极电流[IB]及集电极电流[IC]因此会出现底部失真，而放大电路输出的信号则会出现顶部失真[10]。三极管在直流电源及外电路的共同作用下静态工作点是否合适，可由[UBEQ]，[UCEQ]的取值进行判断。
（1）若[UBEQ]的取值为三极管2N222A的导通电压[UON]，约在0.6～0.7 V之间，且[UCEQ]的取值接近于[VCC]的[12]时，能保证三极管在整个信号周期均能工作在放大区，输入信号被放大一定倍数后在输出端不失真的输出，且输出与输入反向。
（2）若[UBEQ]的取值为三极管2N222A的导通电压[UON]，但[UCEQ]的取值小于[UBEQ]时，三极管此时已经饱和，在输入信号的正半周会一直处于饱和状态，输出信号因此出现底部失真现象。
（3）若[UBEQ]的取值小于三极管2N222A的导通电压[UON]，但[UCEQ]的取值接近于[VCC]时，三极管此时基本处于截止状态，在输入信号的负半周会一直处于截止状态，输出信号因此出现顶部失真现象。
2.2 仿真分析
在图1所示电路中选择节点电压[U1（UB）]，[U6（UC）]，[U5（UE）]作为“直流工作点分析”的三个电路变量，据此计算[UBEQ]，[UCEQ]的值，并判断晶体管此时的工作状态。
获得静态工作点数据后，通过电阻[R1]，[R2]为电路输入频率为1 kHz、幅值为500 mV的正弦信号[ui]，此时三极管上真正的输入信号应为电阻[R2]两端获得的动态小信号[uR2]，其幅值低于10 mV，符合实验电路交流小信号的要求。三极管的动态输出信号为负载[RL]两端的输出电压[uRL]，用双踪示波器显示实时的输入信号[uR2]及输出信号[uRL]的波形，验证上述分析的结果。
由式（1）～式（3）可知，可调电位器[Rp]的取值将影响各静态工作点的取值，仿真过程中通过修改电路元件[Rp]的参数改变基极电阻，观察各项静态工作点数据及输出波形因此产生的变化。
2.2.1 合适的静态工作点
当[Rp=91 kΩ]时得到如图2（a）所示的直流工作点数据，可得三极管三个极此时的电位：
图2（b）所示即为此时的输入输出波形，从波形图看出，输入与输出反相，[uRL]正负半周对称，[uR2]的信号峰值约为9.75 mV，[uRL]的信号峰值约为101.78 mV，[uRL]实现了对输入信号[uR2]不失真的放大，符合理论分析的结果。
2.2.2 静态工作点偏高
直流电路的动态分析范文4
关键词 模拟电子技术应用 基于工作过程 任务驱动
中图分类号：G420 文献标识码：A
Teaching Reform and Practice of The Applications of
Analog Electronic Technology Course
YANG Yun, YANG Xu
(Department of Electronic Engineering, He'nan Polytechnic Institute, Nanyang, He'nan 473009)
Abstract The Applications of Analog Electronic Technology is a basic technical compulsory course for all science and technology majors like electronics, mechanics, electromechanics etc. The teaching reform of this curriculum is on the orientation of employments and aimed at meeting job requirements. Combining practical work with companies, this reform starts from actual tasks and selects typical electronic products as the carrier to establish a curriculum system of based on working process. Practice has proved that this teaching reform had made a great achievement in improving students' abilities of practical and innovation and also their comprehensive qualities.
Key words applications of analog electronic technology; based on working process; task-driven
0 前言
《模拟电子技术应用》是应用电子技术专业入门性质的专业基础课程之一，也是机械、机电等所有理工类专业必修的一门技术基础课。目前以传统理论教学为主的教学现状已不能满足高职高专模拟电子技术应用课程教学的需要，所以，以基于工作过程为导向的课程教学改革对高职院校课程教学改革、培养高职学生的专业技能和工程能力具有重要意义。
1 课程改革的理念
根据电子技术发展和《模拟电子技术应用》课程自身的特点，确立课程改革的理念是“校企共建、能力为本、工学结合、项目教学，融入标准”，以就业为导向，以满足工作岗位要求为目的，兼顾学生素质发展需要，以实际工作任务过程为载体，提升学生实践能力、创新能力和综合素质。
2 课程改革的思路
基于工作过程为导向的课程体系，强调理论与实践的一体化结合，课程内容模块化，课程教学任务化。本课程的设计思路是：针对调研中生产一线的电子产品装接工、电子产品维修工等岗位的职业能力为培养目标，融入“电子设备装接工、调试工、电子仪器仪表修理工、产品可靠性检验工”国家职业标准，结合企业工作实际，从实际工作任务出发，选取典型的电子产品为载体，进行基于工作过程系统化课程教学设计。
3 课程改革的具体内容
3.1 以职业岗位能力需求分析为基础，校企共同确定能力培养目标
校企共同确定的本课程教学的能力目标：（1）会识别与检测常用的电子元器件，并熟练地正确选用电子仪器测试其基本参数，判定元器件的质量，以适应企业的元件采购岗位；（2） 会根据图纸进行电路板的焊接与装配，并且具有分析排除电路中简单故障的能力，以适应企业中的电子产品装配岗位；（3）对常见的单元电路如常见的电源及信号产生电路、信号的接收与放大、信号的处理、低频信号的功率放大等会分析其工作原理，以适应企业的电子产品调试或产品质量管理岗位；（4）能根据要求设计简单的单功能实用电路，并且通过实际制作、测试修改做出符合要求的实际电路，以适应电子产品剖析与开发岗位。
3.2以能力培养为目标，根据典型工作任务的特点，将其教学内容进行知识的解构并重新构建课程内容
按照职业成长规律与认知学习规律，以电子产品的制作与调试作为教学的主线，以项目的形式，将本课程分解为常用半导体器件的检测等6个按照封闭型、开放型、开放创新型的由易至难、由简单到复杂的学习子领域，将之前解构的各知识点重构到相应的学习子领域中。
本课程的教学理论知识目标：（1）常用电子元器件的工作原理及应用；（2）放大电路静态分析及动态分析与设计方法；（3）集成运算放大器原理及其应用；（4）负反馈的分析及作用；（5）直流电源的工作原理、分析与设计；（6）信号产生与变换电路的工作原理分析。
重构的学习子领域是：小信号放大、信号处理、音频功率放大、直流电源等。
3.3 依托合适的教学载体进行基于工作过程的项目设计
选择具有代表性的“带音控的功率放大器”做为教学载体，涵盖了模拟电子技术各个能力培养的过程，通过完成“功率放大器”的功能部件的识别与检测、焊接与组装、功能调试、拓展功能的实现，分别培养学生的电路板焊接与电子产品装配基本功、仪器仪表的使用、应用系统综合设计、分析与开发的能力。
3.4 以自主研制的教学设备为平台，以学生为主体，体现能力为本
课程组教师自主研发了“AETE-DIY”模拟电子技术实验实训平台”用于模拟电子技术应用课程教学的实验、实训和开发装置，自2008年以来，已经历了多次更新。编写了相应的实验实训指导书。
3.5 学习情境与教学条件设计
课程组教师依据课程能力培养结构，结合“带音控的功率放大器”功能开发顺序，精心设计了课程教学情境，课程共由6个教学情境二十个子情境组成，6个教学情境分别是小信号放大、信号处理、低频功率放大、直流电源及实用功放的制作与测试、信号发生器（或其他实用电路）制作。
3.6 教学方法与手段设计
在教学方法和教学手段上课程组不断努力。教学内容比较抽象的部分，往往采取启发式、提问的方式引导学生思考所学内容。教学内容需要实践操作的部分，通过基于工作过程的任务驱动方法进行实践教学。通过视频课件和辅导资料在网络上的共享，以方便学生自主学习。
4 课程内容
4.1 教学内容的针对性与适应性
课程定位于电子信息类等工科行业中电路的生产制造、设计开发、技术服务等职业岗位群（如电子产品装接工、电子产品维修工等岗位），注重培养学生的硬件电路特别是模拟电路检测、调试、维修、方案设计、电路设计、仿真测试能力以及职业岗位所必须的职业素养。教学内容紧紧围绕能力培养目标进行选取，针对性强，能力培养目标来源于对职业岗位的分析，适用性强。
4.2 教学内容的组织与安排
基于工作过程，把整个模拟电子技术应用的教学过程贯穿于一种实际的电子产品生产与制作的全过程，在这条主线下，对各部分的单元电路再作适当延伸。在前述6个情境项目的教学过程中，把每个项目中分成若干个模块，每个模块包含若干个工作任务进行教学。
各项目教学内容的组织和安排顺序如图1所示，在内容的具体安排时，以一个实际带音控的功率放大器作为教学内容的主线，分成小信号放大、信号处理、音频功率放大及电源直流等项目教学后，最后通过完成带音控的实用功率放大器（含机箱等）的制作与综合测试项目，这一个综合项目安排在校内生产线进行，可以让学生了解电子产品的实际生产过程，培养学生的职业岗位能力。
图1 教学内容的组织与安排
5 特色与创新
特色一：自主开发立体化教材――模电实验实训与开发平台，实现以能力培养为核心的教学内容任务化，学习过程工作化。
从纸质教材为主到“立体化”教材的转变，充分利用现代信息技术。立体化教材包括纸质教材、实验实训装置、课件、录像、试题库、网站等教学资源。配合模电实验实训与开发平台开发的使用说明书和学习指导书、教学视频、课件，形成了本课程立体化特色教材。
特色二：以模拟电子技术的典型产品“带音控的实用功率放大器”为教学载体，设计基于工作过程导向的课程内容。
根据高等职业教学理论及职业岗位知识能力要求分析，把实用电子产品（带音控的实用功率放大器）的制作与调试作为教学的主线。
实用电子产品（带音控的实用功率放大器）按电路的结构进行剖析，分解成6个职业情景（小信号放大、信号处理、低频功率放大、直流电源及实用功放的制作与测试、信号发生器或其他实用电路制作），每一个项目中又用若干个模块对学生进行职业岗位知识与能力的训练。通过案例分析、任务驱动等工学结合的教学模式，使教学过程与岗位培训相融合，构建了真实的企业工作环境，实现交互式、开放式教学与学习，缩短了学生与企业的距离。
参考文献
[1] 姜大源.职业教育研究新论[M].教育科学出版社,2007(1).
[2] 姜大源.工作过程导向的高职课程开发探索与实践.国家示范性高等职业院校建设课程开发案例汇编[M].高等教育出版社,2008(12).
[3] 王林生.工学结合的《单片机技术应用》精品课程建设.科教导刊,2010(27).
[4] 马建如.基于项目课程的《模拟电路分析与实践》教学设计.职业技术教育,2010(5).
[5] 王林生.《单片机应用技术》教学改革与实践探索.价值工程,2010(22).
[6] 黄玉琳.以能力为核心，构建电子技能训练新体系―浅谈《电子技术基础与技能》课程教学改革.新课程学习（中）,2010(9).
[7] 黄球华.《电子技术基础》教学改革方案.职业技术教育,2007(20).
直流电路的动态分析范文5
1 正弦式交变电流的产生及规律――重获新宠[WTBX]
1.1知识要点
交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动而产生.
[WTBX]交变电流的变化规律：若线圈平面从中性面开始转动，则任意t时刻：e=Emsinωt、Φ=BScosωt、i=eR=Imsinωt、u=Umsinωt.
交变电流的图象：在直角坐标系中，横轴表示线圈转动经过的时间t（或表示线圈平面跟中性面的夹角ωt），纵轴表示感应电动势e（或感应电流i），则e=Emsinωt（或i=Imsinωt）的函数图象如图1所示.由图象可以读出：峰值、周期以及任意时刻电流或电动势的瞬时值；可判断出线圈转动的起始位置、特殊时刻线圈磁通量最大或最小及其变化率是否为零以及e、i方向改变的时刻等.
[TPh1.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]图1[TS）]
1.2真题佐证
题1. （2012・安徽卷第23题）图2是交流发电机模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕O转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图3是线圈的俯视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示.已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动.（只考虑单匝线圈）
（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；
（2）线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图4所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；
（3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热.（其他电阻均不计）
[TPh2.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]图2 图3 图4[TS）]
题2. （2012・江苏卷第13题）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图5所示.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向.匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场.在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总电阻为r，外接电阻为R.求：
[TPh3.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]图5[TS）]
（1）线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；
（2）线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；
（3）外接电阻上电流的有效值I.
点评： 以上两考题均以交变电流的产生为核心而延伸出对交变电流的函数表达式、最大值、有效值、安培力以及电功、电热的考查，而且题设背景熟悉，易于上手.多年来，交变电流的产生及规律出现在计算题中，实属罕见，重新得到宠爱，因此在复习中切不可对本知识轻描淡写、一带而过，应引起重视.在解决正弦交变电流产生过程的问题中，要做到“情、数、形”三者相统一.“情”就是物理情景，即线圈在磁场中转动的情形；“数”就是用数学表达式表示交变电流的产生过程；“形”就是用图象表示交变电流的产生过程.在这三者之中已知其一，便知其二.
2 正弦式交变电流的“四值”及其应用――重在基础
2.1知识要点
瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向.如瞬时电流的表达式为i=Imsinωt.
峰值：反映交变电流大小的变化范围，当线圈平面与磁感线平行时线圈电动势最大（此时的电流和电压也达到最大值）.
有效值：根据电流的热效应来规定的.若交变电流和直流电在相等的时间内分别通过某电阻产生的热量相等，则直流电的数值叫做交变电流的有效值.在正弦交变电流中，最大值与有效值之间的关系：E=Em2、U=Um2、I=Im2.
平均值：反映的是交变电流图象的波形与横轴（时间轴）所围的面积和时间的比值.如平均感应电动势E-=nΔΦΔt.该平均值主要用于求解一段时间内通过导体横截面积的电荷量，即q=nΔΦR.
2.2真题佐证
题3. （2012・广东卷第19题）某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的有（ ）
A.最大值是50[]2V
B.频率是100Hz
C.有效值是25[]2V
D.周期是0.02s
题4. （2012・北京高考卷第15题）一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（ ）
A.5V [WB]B.5[]2V
C.10V[DW]D.10[]2V
点评： 通过以上两考题可以看出，重视基础知识的扎实有效复习至关重要.只要把交变电流的“四值”等基础知识的含义领悟透彻，应用娴熟，此类考题均能信手拈来，极易得分.一般而言，常从图象或瞬时值表达式入手，得出交流电的最大值、有效值，然后再按照电路知识解决相关问题.只不过部分电路和闭合电路的有关公式仍适用于正弦交流电路，应用时需分清电源（如发电机）和外电路、电动势和路端电压等.
3 理想变压器及其应用――备受青睐
3.1知识要点
变压器的工作原理：互感现象是变压器工作的基础.
理想变压器：忽略铁损、铜损和磁损的变压器，其输入功率等于输出功率，即P1=P2.
电压跟匝数的关系：各线圈上电压与匝数成正比关系，即U1n1=U2n2=U3n3=……
电流跟匝数的关系：原、副线圈电流和匝数成反比关系，即I1I2=n2n1.
3.2真题佐证
题5. （2012・山东卷第18题）如图6甲所示是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.V为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正确的是（ ）
[TPh4.TIF，BP][TS（][JZ][HT5"H]图6[TS）]
A.电压表的示数等于5V
B.电压表的示数等于52V
C.实现点火的条件是n2n1>1000
D.实现点火的条件是n2n1
题6. （2012・福建卷第14题）如图7所示，理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器.V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1、U2表示；A1、A2是理想交流电流表，示数分别用I1、I2表示.下列说法正确的是（ ）
[TPh6.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]图7[TS）]
A.I1`和I2表示电流的瞬间值
B.U1和U2表示电压的最大值
C.滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大
D.滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小
点评： 除上面两题外，还有“2012年全国新课标卷第17题”，“2012年海南卷第4题”.以上各考题考查的核心是我们熟悉的理想变压器的工作原理，其中，题6是理想变压器的动态分析问题.从命题的数量上足见，对“理想变压器”知识的考查备受各地高考命题专家的青睐，应引起足够的重视.而解决理想变压器问题常见的思路有：①电压思路，即变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2；②功率思路，即理想变压器的输入、输出功率为P入=P出，即P1=P2；③电流思路，即由I=P/U知，对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1；④变压器动态问题制约思路为：
U1U1U2=n1n2决定[FY）]U2I2=U2R负载决定[FY）]
I2P1=P2（I1U1=I2U2）决定I1P1=I1U1决定P1
4 远距离高压输电――命题热点
4.1知识要点
输电线的功率损失：电流流过输电线而发热，从而损失电功率.若输送电功率为P，输电电压为U，输电线的总长度为L，横截面积为S，电阻率为ρ，则输电线上的功率损失可表示为
[HJ1.7mm]
P损=[JB（（]PU[JB））]2・ρLS
根据P损=I2R可知，减少输电线路上功率损失的方法主要有两种：（1）根据R=ρLS，减小输电线的电阻R，通常采用减小电阻率ρ；（2）根据I=PU，减小输电线电流I，通常采用提高输电电压U.
4.2真题佐证
题7. （2012・天津卷第4题）通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和P2P1分别为（ ）
A.PRkU，1n[DW]
B.PkU2R，1n
C.PRkU，1n2[DW]
D.[JB（（]PkU[JB））]2R，1n2
点评： 该考题是较为常规的远距离电能输送问题，涉及升压变压器和降压变压器及能损的有关计算，特别是对整个电能输送网络图要有比较清晰的理解和认识.解决电能输送问题要掌握好两个关系：①输电过程中电压关系，U出=U损+U用，其中U出是升压变压器的副线圈上的电压，U损是输电线上损失电压，U用是降压变压器原线圈电压；②功率关系，P出=P损+P用.
我们知道，高压交流输电与变压器密不可分，是中学物理中理论联系实际的典型案例.而今，倡导低碳生活、绿色能源、节能减排等已成为社会的热点话题，而电能的输送问题恰是节能减排的典型案例，因此，这些热点话题势必成为今后高考命题的新热点，应引起足够重视.
通过对2012年高考“交变电流”的命题特点透视，对今后有关交变电流知识的有效复习提三点建议：
1.坚定不移地抓常规题型的演练是高效复习的保证.从各地高考试卷来看，打破该章内容以选择题为主的统治地位，计算题也开始受宠加盟.但不管是何种题型，均本着最基本的物理模型、较低的起点和极易上手的特点来考查考生对知识的理解、运用等基本技能.为此，在总复习中，坚决唾弃毫无筛选的题海战术，让偏题、怪题、难题和我们说再见，把主要精力投放到基本题型的训练中来，掌握方法，培养技能，以不变应万变.
直流电路的动态分析范文6
EDA是英文ElectronicDesignAutomation缩写，即电子设计自动化。是在硬件描述语言VHDL的基础上构建的仿真工具。它是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成功的电子CAD通用软件包。目前常用的EDA技术软件有Multisim~protel、Oread等，特别是Multisim软件被誉为是“计算机里的实验室”，具有界面交互友好，画面形象直观、易学、易用、快捷、方便、真实、准确等特点，可实现大部分硬件电路实验和分析的功能。
二、Multisim7在教学中的应用
模拟电子技术是综合性基础理论课程，知识点丰富，不仅涉及许多元器件内部导电性能的物理分析和数学分析，还包括静态分析和动态分析，静态工作点分析、交流瞬态分析、频率分析等。传统讲授法往往先在课堂上通过板书进行理论分析，再到实验室进行典型电路实验的验证，受到诸多限制。新兴的集计算机技术和信息技术于一体的多媒体课件又因其冷漠的面孔有许多负面影响，而Multisim7能解决传统讲授法和多媒体课件所不能解决的实时动态仿真分析。
1．丰富的学习资源，强大的教学功能。由于Multisim构建了极其庞大的元器件库模块，每个元器件库模块中又含有数量不等的元件族(Family)。常用的元件族有：电源元件、基本元件、二极管元件、三极管元件、集成电路元件、CMOS电路元件等。这些应有尽有的元器件为各类电路的建模创造了足够的条件，无论是电工基础、模拟电子技术、数字电子技术的演示和实验，都可以通过建模(放置元件、完成电路连接)、选择电压或波形测试点、放置测试仪器、运行仿真分析等步骤(如仿真结果与设计值不符，应重新调整元器件参数，直至仿真时与设计值相符为止)。在仿真过程中，各层次的设计都能扩展地了解和掌握更多的知识。如元器件的名称、种类、性能参数及功能。在电路的测量时，打开仪器仪表库，对仪器仪表也会有全部的认识和了解，极大地丰富了书本上没有的信息。
2．打破原有的教学模式，实现理论和实践教学的同步。在课程的讲授中，由于不受实验室和实验仪器的限制，在多媒体教学的条件下，随堂即可进行仿真实验，仿真效果最能吸引学生的注意力，而且能及时地把空洞的理论和看不见、摸不着的各种参数值、电压值及实际波形活灵活现地展现出来，清晰地给出了电压及信号的特征和变化的过程。解决了理论说教与实验结合能同步进行的教学模式，及时地消除了学生对结论所持的怀疑，做到了一步到位，从而使学生对知识的理解更加深刻和牢固。’
3．便于调动学生的学习积极性和创造性。由于这一软件的功能强大，元器件库齐全，仪器仪表种类充足，就好像给学生提供了一个取之不尽、用之不竭且没有消耗的强有力的经济支撑。学生只要有灵感，有创造精神就可以自行设计电路，并能及时地通过试验验证自己的设计是否正确、合理，是否达到设计目的。从而提高学生的学习兴趣和激发他们的科技创新欲望，较好地培养具有创新能力的高技能人才。
三、Multisim环境下的电路设计
用Multisim7进行电路设计，无须专门学习计算机控制语言和各种输入输出指令，无须编写电子电路图的程序，其逼近真实的集成实验环境，好像在实验室搭接电路。只须在Multisim7电路设计窗口内放置所设计的虚拟电子元件和虚拟仪器，并用连线和节点连接相应的虚拟元器件与仪器仪表的测量接口，就能从虚拟仪器仪表上观察到各种仿真波形和参数的结果，非常直观方便。其设计步骤如下：
1．进入Multisim7工作环境界面，可方便放置元件和仪表：从“Transistor”元件箱中调出晶体管，从“Basic”元件箱中调出电阻、可变电阻、电解电容，从“Source”元件箱中调出直流电压源和接地符号等，从工作界面的右侧仪器箱中调出“双踪示波器”“数字万用表”等。按照电路原理图排列各个元件及测量用的仪表。
