multisim 2001 在電路分析中的應(yīng)用

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1、Multisim2001在電路分析中的應(yīng)用教學(xué)提示：Multisim2001幾乎可以仿真實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所有的電路實(shí)驗(yàn)。但仿真實(shí)驗(yàn)是在不考慮元件的額定值和實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性等情況下進(jìn)行的，因此，在確定某些電路參數(shù)(如最大電壓)時(shí)，應(yīng)該認(rèn)真地考慮一下客觀現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。除了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，利用Multisim2001的電路分析方法，還可以對(duì)大多數(shù)電路進(jìn)行理論計(jì)算。本章重點(diǎn)介紹如何利用Multisim2001對(duì)電路分析中的基本定律和分析計(jì)算方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。教學(xué)要求：熟練掌握電路分析中基本定律、定理的仿真驗(yàn)證；熟練掌握電阻電路、一階動(dòng)態(tài)電路、單相正弦電路的仿真分析方法。1.電

2、路的基本定律電路的基本定律包括兩類(lèi)：一是由于元件本身的性質(zhì)所造成的約束關(guān)系，即不同的元件要滿(mǎn)足各自的伏安關(guān)系，如歐姆定律；二是由于電路元件之間的連接方式所造成的約束關(guān)系，即電路元件之間的互連必然導(dǎo)致各支路的電壓或電流有聯(lián)系或有約束，如基爾霍夫定律。1.1歐姆定律歐姆定律給出了線性電阻兩端的電壓和流過(guò)電阻的電流之間的關(guān)系.【例1】電路如圖所示，電源U1=5V，電阻R1=10?，求流過(guò)R1的電流。例8.1電路圖例8.1仿真電路圖解：根據(jù)歐姆定律可得，R1的端壓為5V，流過(guò)R1的電流為0.5A。在Multisim2001的電路窗口中創(chuàng)建圖8.2所示的電

3、路，啟動(dòng)仿真，圖8.2中電壓表、電流表的讀數(shù)即為仿真分析的結(jié)果?？梢?jiàn)，理論計(jì)算與電路仿真結(jié)果相同。1.2基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL)反映了支路電壓之間的約束關(guān)系.【例2】如圖所示的電路中，已知R1＝120?，R2＝40?，R3＝80?，U＝12V。試求各電阻上的電壓U1、U2、U3的值，并驗(yàn)證KVL定律。例8.2電路圖解：根據(jù)歐姆定律和KVL定律可得，U1=6V，U2=2V，U3=4V。在Multisim2001的電路窗口中創(chuàng)建圖8.4所示的電路，啟動(dòng)仿真，圖中電壓表的讀數(shù)即為仿真分析的結(jié)果?？梢?jiàn)，理論計(jì)算與電路仿真結(jié)果相同，并且U

4、1+U2+U3=U，驗(yàn)證了KVL定律。例8.2仿真電路圖1.3基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL)反映了支路電流之間的約束關(guān)系?！纠?】電路如圖所示，電壓源U=12V，電阻R1=20?，R2=40?，R3=60?，求流過(guò)電壓源的電流I。例8.3電路圖解：根據(jù)歐姆定律可得，流過(guò)R1、R2、R3的電流分別為I1=0.6A，I2=0.3A，I3=0.2A。由KCL的I=I1+I2+I3=1.1A。在Multisim2001的電路窗口中創(chuàng)建如圖所示的電路，啟動(dòng)仿真，圖中電流表的讀數(shù)即為仿真分析的結(jié)果?？梢?jiàn)，理論計(jì)算與電路仿真結(jié)果相同。例8.3電路圖

5、2直流電阻電路的分析電路的分析方法與組成電路的元件、激勵(lì)源以及電路結(jié)構(gòu)有關(guān)，但其基本方法是相同的。本節(jié)主要介紹Multisim2001在由線性電阻和獨(dú)立源組成的電路中的應(yīng)用。2.1網(wǎng)孔電流分析網(wǎng)孔電流分析是以網(wǎng)孔電流為變量列KVL方程求解電路的方法。【例4】電路如圖所示，電壓源U1=8V，U2=6V，電阻R1=20?，R2=40?，R3=60?。試用網(wǎng)孔電流分析法求網(wǎng)孔Ⅰ、Ⅱ的電流。例8.4電路圖解：假定網(wǎng)孔電流在網(wǎng)孔中順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)，用網(wǎng)孔電流分析法可求得網(wǎng)孔Ⅰ、Ⅱ的電流分別為127mA、-9.091mA。在Multisim2001的電路窗口中

6、創(chuàng)建圖所示的電路，啟動(dòng)仿真，圖中電流表的讀數(shù)即為仿真分析的結(jié)果?？梢?jiàn)，理論計(jì)算與電路仿真結(jié)果相同。例4仿真電路圖2.2節(jié)點(diǎn)電位分析節(jié)點(diǎn)電位分析是以節(jié)點(diǎn)電位為變量列KCL方程求解電路的方法。當(dāng)電路比較復(fù)雜時(shí)，節(jié)點(diǎn)電位法的計(jì)算步驟非常繁瑣，但利用Multisim2001可以快速、方便地仿真出各節(jié)點(diǎn)的電位?！纠?】電路如圖所示，試用Multisim2001求節(jié)點(diǎn)a、b電位。例8.5電路圖解：如圖所示電路為3節(jié)點(diǎn)電路，指定參考點(diǎn)c后，利用Multisim2001可直接仿真出節(jié)點(diǎn)a、b的電位，仿真結(jié)果見(jiàn)圖8.10中電壓表的讀數(shù)，Va=7.997V，Vb=1

7、2.000V，與理論計(jì)算結(jié)果相同。例8.5仿真電路圖2.3疊加定理疊加定理可表述為：在線性電路中，如果有多個(gè)獨(dú)立源同時(shí)作用時(shí)，任何一條支路上的電流或電壓，等于各個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)對(duì)該支路上產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和?！纠?】電路如圖所示，試用疊加定理求流過(guò)電阻R2的電流I及其兩端的電壓U。例8.6電路圖解：圖中電流表、電壓表的讀數(shù)為電流源、電壓源同時(shí)作用時(shí)流過(guò)電阻R2的電流I及其兩端的電壓U。圖中電流表、電壓表的讀數(shù)為電壓源單獨(dú)作用時(shí)流過(guò)電阻R2的電流I1及其兩端的電壓U1。圖中電流表、電壓表的讀數(shù)為電流源單獨(dú)作用時(shí)流過(guò)電阻R2的電流I2及其兩端的

8、電壓U2?？梢?jiàn)，I=I1+I2，U=U1+U2，電路仿真結(jié)果與理論計(jì)算相同。電壓源、電流源同時(shí)作用時(shí)仿真結(jié)果電壓源單獨(dú)作用仿真結(jié)果電流源