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直流電路的動態分析范文1
直流電路分析是其他電路分析的基石，它以閉合電路歐姆定律為核心，包括直流電路的動態分析，含容電路的分析，直流電路中功和能計算。
例1 如圖1所示為一火警報警器的一部分電路示意圖。其中R2為用半導體材料制成的傳感器，電流表為值班室顯示器，a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是（）
A．I變大，U變大 B．I變大，U變小
C．I變小，U變大 D．I變小，U變小
分析：解答此題的關鍵在于確定傳感器R2的電阻阻值的變化情況。題中告訴我們，電阻R2是半導體材料制成的熱敏電阻，當溫度升高時，電阻率減小、電阻減小，電路中的總電阻減小，由閉合電路歐姆定律I=■可知，電路中的總電流I總增大，電源內電路上的電壓降Ur=I總r增大，由U=E-Ur可知報警器兩端的電壓U減小，又U1=I總R1增大，由U=U1+U3可知U3 減小，則電流表示數 I 減小。
點評：此題為直流電路分析中的電路動態變化問題，其特征是：電路中的某一個電阻或某一段電路中的電阻的阻值發生變化，從而引起整個電路的電流、電壓、電功率發生變化；分析方法是以電路的串并聯知識和閉合電路歐姆定律為基礎；基本思路和步驟是：從局部到整體再到局部，電阻變化分析是基礎，干路電流分析是核心，內外電路電壓變化是關鍵。此類問題常表現在電路故障分析，滑動變阻器的觸頭移動和電路中的開關斷開與閉合等所引起的電路變化問題。
二、電磁感應電路分析
電磁感應電路是電磁感應現象與直流電路有機結合而成的一種綜合性電路，它以電磁感應現象為基礎，結合直流電路討論電磁感應規律的綜合應用，主要題型有電磁感應知識中的圖象分析，與力學、運動學的綜合，與功和能有關問題的綜合。
例2 如圖2所示，固定的水平光滑金屬導軌，間距為L，左端接有阻值為R的電阻，處在方向豎直、磁感應強度為B的勻強磁場中，質量為m的導體棒與固定彈簧相連，放在導軌上，導軌與金屬棒的電阻均可忽略。初始時刻，彈簧處于自然長度，導體棒具有水平向右的初速度v0。在沿導軌往復運動的過程中，導軌始終與導軌垂直并保持良好接觸。求：
（1）初始時刻導體棒受到的安培力。
（2）若導體棒從初始時刻到速度第一次為零，彈簧的彈性勢能為EP，則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產生的焦耳熱Q1分別為多少？
（3）導體棒往復運動，最終將靜止于何處？從導體棒開始運動直到最終靜止的過程中，電阻R產生的焦耳熱Q為多少？
解析：（1）初始時刻棒感應電動勢E=Lv0B，棒中感應電流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）由功和能的關系，得W1=EP=■mv■■，電阻R上產生的焦耳熱為Q1=■mv■■-EP
（3）由能的轉化及平衡條件等，可知棒最終靜止于初始位置，Q=■mv■■
三、交流電路分析
近幾年來高考對交流電知識重點考查了交變電流的規律及描述交變電流的物理量和變壓器規律及應用。
例3 一臺理想變壓器從10kV的線路中降壓并提供200A的負載電流。已知兩個線圈的匝數比為40∶1，則變壓器的原線圈電流、輸出電壓及輸出功率是（）
A．5A、250V、50kW
B．5A、10kV、50kW
C．200A、250V、50kW
D．200A、10kV、2×103kW
解析：由變壓器的基本公式和■=■得■=■
原線圈電流I1=■I2=5A 輸出電壓U2=■U1=250V
直流電路的動態分析范文2
電工學是一門非電類專業的技術基礎課程，它的主要任務是為學生學習專業知識和從事工程技術工作打好電工技術和電子技術的理論基礎，并使他們受到必要的基本技能的訓練[1]。由于日常生活中，電氣及電子信息技術無處不在，因此學生一開始學習時往往充滿了興趣，積極性也很高。但隨著課程的深入，許多學生對電工學的學習興趣開始下降，甚至出現了厭學和逃避現象。究其原因，主要有：一是開始時學生對電工學這門課程的認識出現了偏差，認為電工學就是電工實踐技術，學習后能夠像電工師傅一樣修理各種電氣線路和設備，因此只喜歡實踐知識而不喜歡理論學習。二是電工學含了電路分析、電器控制、模擬電子技術和數字電子技術共四部分，有著內容多、知識面廣、理論抽象、嚴密，邏輯性強等特點[2]。學生在學習過程中常常感覺知識點多，不容易理解，因此一旦對某個知識點不懂后，就容易放棄對后續知識的學習。三是教師在教學時，往往只注重對定理、方法的講解，忽視定理、定律產生背景的分析，缺少理論與實際應用結合的實際舉例，更沒引導學生尋找一般規律和掌握前后知識間的聯系。學生只能機械地背記知識內容，從而失去學習激情。
該文從提高學生學習興趣，激發學生學習激情，幫助學生理解和掌握知識規律，培養工程素養和思維角度出發，提出在課堂教學中教師應充滿激情、綜合應用巧設疑問、恰當比喻、思維方法引導、注重應用、強調重點等教學要素，提高課堂教學質量。
1 教師充滿激情
近年來激情教學開始被一些教師重視和研究，同時也越來越受到廣大師生的歡迎[3]。教師應在課堂教學時聲音宏亮、充滿激情、全身心投入到課堂內容講解中，必要時輔以適當的身體運動和面部表情以吸引學生的注意力，并以積極的心態感染學生。教學實踐表明，一個教師如果在講課時充滿激情，則學生的學習激情也往往容易被調動起來，并會積極回答課堂上教師所提出的各種疑問，從而形成活躍的課堂氣氛。相反，如果一個教師在講課時缺乏激情，毫無生機，則學生在下面聽課時也往往昏昏欲睡，對所講授內容的理解和掌握程度就會大打折扣。
2 巧設疑問
在課堂講解的過程中，巧妙地設置一些疑問，一方面可以吸引學生的注意力，激發學生學習興趣[4]。另一方面設置一些疑問又可以促使學生思考，教師則可以在學生的各種回答中引出需要講解的知識。由于經過自己的思考，學生對老師講解內容的理解和記憶會尤其深刻。
例如，在講解基本放大電路時可以設置為什么在電路中需要直流電源，直流電源究竟起什么作用的疑問。學生回答過程中，教師可以反復追問學生，使學生不斷深入思考。最后教師再來解釋直流電源的作用：一是確保晶體管工作在放大狀態，二是補充信號放大后所需提供的額外能量。在此基礎上再進一步引出靜態工作點的概念。
3 恰當比喻
電工學課程中有許多不容易理解的地方，如果能引入適當的比喻，則可以通過形象的方式來幫助學生理解和記憶[5]。
比如講解正反饋和負反饋概念時，我們可以采用下面的比喻來做說明：張三想上飯館去吃飯，然后征求李四的意見。對于張三而言，如果李四不僅同意而且鼓勵他到飯館吃，這是正反饋；如果李四反對，這就是負反饋。
此外，在講解組合邏輯電路和時序邏輯電路中有記憶和無記憶特點時，可以電視搖控器為例比喻說明。在換臺時，如果按搖控器的頻道增加或減少換臺，則換臺結果屬于有記憶。而直接按數字鍵換臺，則換臺結果屬于無記憶。
4 思維方法引導
電工學這門課程內容中允滿了許多科學的思維方法。其中非線性特性的線性化、分解與疊加、動態化為靜態、對偶及等效變換是最常用的思維方法。如果教師在教學過程中能夠對講解內容作思維方法上的概括和總結，則不僅可以幫助學生理解所學理論的內容本質，從而增強對所學知識的記憶，還可以進一步讓學生掌握化復雜為簡單的一般方法，從而形成自己的創新能力。
例如微變等效電路就是在小信號條件下，將三極管用低頻小信號模型代替的方法就是非線性特性進行線性化的思維方法。而基本放大電路的靜態分析與動態分析、一階電路的全響應等于零輸入響應與零狀態響應等則是分解與疊加的思維方法。引入相量和阻抗概念后，交流電路的分析就可轉化成直流電路進行是動態化為靜態的思維方法。電感與電容、電壓源與電流源的性質則具有對偶的特性。
5 注重應用
在講解理論知識時，注重元器件的外部特性即伏安關系，著重知識在實際工程中應用背景的講解與分析，可以使學生覺得學之有用，從而提高學習興趣。
例如，可以漏電保護器的漏電保護原理說明基爾霍夫電流定律的應用；以收音機收音時選臺的調諧電路說明諧振電路的應用；以照相機閃光燈電路說明一階電路的運用。
6 強調重點
在講解時強調每一次課需要重點掌握的內容，一方面可以提醒學生集中注意力，另一方面還可以幫助學生減少需要記憶的信息量，把時間和精力花在重點內容的理解和記憶上。但由于現在的教學基本上都采用了多媒體作為教學工具，因此許多老師對于需要重點掌握的內容往往打在幻燈片上或只是口頭強調。但這種方法往往達不到預期的效果，原因在于上課時需要不停更換幻燈片，因此打在幻燈片上面重點強調的內容通常顯示時間較短，很容易被學生忽略?？陬^提醒也往往由于學生來不及記而忽視。
強調重點最好的方法是把每一次課需要掌握的內容都寫在黑板的固定位置上并且不擦除。這樣一次課完后就自然形成了一個知識小結，學生也能隨時知道這次課的重點內容是什么。這樣做的另外一個好處就是即使學生上課走神，回過頭后看到黑板上所寫的內容，也能清楚知道這一次課需要掌握哪些內容，并且判斷出什么內容尚未掌握，以便在課后能及時自學。
直流電路的動態分析范文3
關鍵詞： Multisim； 三極管； 放大電路； 模擬電子電路
中圖分類號： TN702?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）04?0123?04
0 引 言
放大電路是構成各種功能模擬電路的基本電路，能實現對模擬信號最基本的處理――放大[1]，因此掌握基本的放大電路的分析對電子電路的學習起著至關重要的作用。三極管放大電路是含有半導體器件三極管的放大電路，是構成各種實用放大電路的基礎電路，是《模擬電子技術》課程中的重點內容。在課程學習中，一再向學生強調，放大電路放大的對象是動態信號，但放大電路能進行放大的前提是必須設置合適的靜態工作點，如果靜態工作點不合適，輸出的波形將會出現失真，這樣的“放大”就毫無意義[1]。什么樣的靜態工作點是合適的靜態工作點；電路中的參數對靜態工作點及動態輸出會產生怎樣的影響；正常放大的輸出波形與失真的輸出波形有什么區別；這些問題單靠課堂上的推理及語言描述往往很難讓學生有一個直觀的認識。在課堂教學中引入Multisim仿真技術，即時地以圖形、數字或曲線的形式來顯示那些難以通過語言、文字表達令人理解的現象及復雜的變化過程，有助于學生對電子電路中的各種現象形成直觀的認識，加深學生對于電子電路本質的理解，提高課堂教學的效果[2]。實現在有限的課堂教學中，化簡單抽象為具體形象，化枯燥乏味為生動有趣，充分調動學生的學習興趣和自主性 [3?4]。
1 Multisim 10簡介
Multisim 10 是美國國家儀器公司（NI公司）推出的功能強大的電子電路仿真設計軟件，其集電路設計和功能測試于一體，為設計者提供了一個功能強大、儀器齊全的虛擬電子工作平臺，設計者可以利用大量的虛擬電子元器件和儀器儀表，進行模擬電路、數字電路、單片機和射頻電子線路的仿真和調試[5?6]。
Multisim 10 的主窗口如同一個實際的電子實驗臺。屏幕中央區域最大的窗口就是電路工作區，電路工作窗口兩邊是設計工具欄和儀器儀表欄。設計工具欄存放著各種電子元器件，儀器儀表欄存放著各種測試儀器儀表，可從中方便地選擇所需的各種電子元器件和測試儀器儀表在電路工作區連接成實驗電路，并通過“仿真”菜單選擇相應的仿真項目得到需要的仿真數據[7?8]。
2 三極管放大電路的仿真分析
本文以圖1所示的阻容耦合三極管單級放大電路作為分析對象，分別進行靜態分析和動態分析。靜態分析將分析電路的直流工作情況，動態分析將分析電路對交流信號的放大情況。
根據實驗電路圖，在Multisim 界面下模擬連接電路，確定電路中的各元器件參數，使用Multisim 虛擬儀器進行在線測量[9]。與理論分析一樣，仿真分析時應遵循“先靜態，后動態”的原則[1]。首先獲取電路的靜態工作點數據，再輸出電路的動態輸出情況。這里將利用 “直流工作點分析”功能讀取靜態工作點數據，利用虛擬儀器“示波器”觀察三極管的輸入/輸出波形。
2.1 仿真分析的理論依據
分析圖1所示電路，可求得其靜態工作點估算表達式：
由理論分析可知，當利用三極管單級放大電路對交流小信號進行放大時，如果為電路設置了合適的靜態工作點Q，就能保證三極管在整個信號周期內均工作在放大區，放大輸出的信號就不會失真。若Q點偏高，三極管會在輸入信號的正半周因集電極電位[UC]低于基極電位[UB]而飽和，集電極電流[IC]因此會出現頂部失真，而放大電路輸出的信號則會出現底部失真。若Q點偏低，三極管會在輸入信號的負半周因發射結電壓[UBE]低于導通電壓[UON]而截止，基極電流[IB]及集電極電流[IC]因此會出現底部失真，而放大電路輸出的信號則會出現頂部失真[10]。三極管在直流電源及外電路的共同作用下靜態工作點是否合適，可由[UBEQ]，[UCEQ]的取值進行判斷。
（1）若[UBEQ]的取值為三極管2N222A的導通電壓[UON]，約在0.6～0.7 V之間，且[UCEQ]的取值接近于[VCC]的[12]時，能保證三極管在整個信號周期均能工作在放大區，輸入信號被放大一定倍數后在輸出端不失真的輸出，且輸出與輸入反向。
（2）若[UBEQ]的取值為三極管2N222A的導通電壓[UON]，但[UCEQ]的取值小于[UBEQ]時，三極管此時已經飽和，在輸入信號的正半周會一直處于飽和狀態，輸出信號因此出現底部失真現象。
（3）若[UBEQ]的取值小于三極管2N222A的導通電壓[UON]，但[UCEQ]的取值接近于[VCC]時，三極管此時基本處于截止狀態，在輸入信號的負半周會一直處于截止狀態，輸出信號因此出現頂部失真現象。
2.2 仿真分析
在圖1所示電路中選擇節點電壓[U1（UB）]，[U6（UC）]，[U5（UE）]作為“直流工作點分析”的三個電路變量，據此計算[UBEQ]，[UCEQ]的值，并判斷晶體管此時的工作狀態。
獲得靜態工作點數據后，通過電阻[R1]，[R2]為電路輸入頻率為1 kHz、幅值為500 mV的正弦信號[ui]，此時三極管上真正的輸入信號應為電阻[R2]兩端獲得的動態小信號[uR2]，其幅值低于10 mV，符合實驗電路交流小信號的要求。三極管的動態輸出信號為負載[RL]兩端的輸出電壓[uRL]，用雙蹤示波器顯示實時的輸入信號[uR2]及輸出信號[uRL]的波形，驗證上述分析的結果。
由式（1）～式（3）可知，可調電位器[Rp]的取值將影響各靜態工作點的取值，仿真過程中通過修改電路元件[Rp]的參數改變基極電阻，觀察各項靜態工作點數據及輸出波形因此產生的變化。
2.2.1 合適的靜態工作點
當[Rp=91 kΩ]時得到如圖2（a）所示的直流工作點數據，可得三極管三個極此時的電位：
圖2（b）所示即為此時的輸入輸出波形，從波形圖看出，輸入與輸出反相，[uRL]正負半周對稱，[uR2]的信號峰值約為9.75 mV，[uRL]的信號峰值約為101.78 mV，[uRL]實現了對輸入信號[uR2]不失真的放大，符合理論分析的結果。
2.2.2 靜態工作點偏高
直流電路的動態分析范文4
關鍵詞 模擬電子技術應用 基于工作過程 任務驅動
中圖分類號：G420 文獻標識碼：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
《模擬電子技術應用》是應用電子技術專業入門性質的專業基礎課程之一，也是機械、機電等所有理工類專業必修的一門技術基礎課。目前以傳統理論教學為主的教學現狀已不能滿足高職高專模擬電子技術應用課程教學的需要，所以，以基于工作過程為導向的課程教學改革對高職院校課程教學改革、培養高職學生的專業技能和工程能力具有重要意義。
1 課程改革的理念
根據電子技術發展和《模擬電子技術應用》課程自身的特點，確立課程改革的理念是“校企共建、能力為本、工學結合、項目教學，融入標準”，以就業為導向，以滿足工作崗位要求為目的，兼顧學生素質發展需要，以實際工作任務過程為載體，提升學生實踐能力、創新能力和綜合素質。
2 課程改革的思路
基于工作過程為導向的課程體系，強調理論與實踐的一體化結合，課程內容模塊化，課程教學任務化。本課程的設計思路是：針對調研中生產一線的電子產品裝接工、電子產品維修工等崗位的職業能力為培養目標，融入“電子設備裝接工、調試工、電子儀器儀表修理工、產品可靠性檢驗工”國家職業標準，結合企業工作實際，從實際工作任務出發，選取典型的電子產品為載體，進行基于工作過程系統化課程教學設計。
3 課程改革的具體內容
3.1 以職業崗位能力需求分析為基礎，校企共同確定能力培養目標
校企共同確定的本課程教學的能力目標：（1）會識別與檢測常用的電子元器件，并熟練地正確選用電子儀器測試其基本參數，判定元器件的質量，以適應企業的元件采購崗位；（2） 會根據圖紙進行電路板的焊接與裝配，并且具有分析排除電路中簡單故障的能力，以適應企業中的電子產品裝配崗位；（3）對常見的單元電路如常見的電源及信號產生電路、信號的接收與放大、信號的處理、低頻信號的功率放大等會分析其工作原理，以適應企業的電子產品調試或產品質量管理崗位；（4）能根據要求設計簡單的單功能實用電路，并且通過實際制作、測試修改做出符合要求的實際電路，以適應電子產品剖析與開發崗位。
3.2以能力培養為目標，根據典型工作任務的特點，將其教學內容進行知識的解構并重新構建課程內容
按照職業成長規律與認知學習規律，以電子產品的制作與調試作為教學的主線，以項目的形式，將本課程分解為常用半導體器件的檢測等6個按照封閉型、開放型、開放創新型的由易至難、由簡單到復雜的學習子領域，將之前解構的各知識點重構到相應的學習子領域中。
本課程的教學理論知識目標：（1）常用電子元器件的工作原理及應用；（2）放大電路靜態分析及動態分析與設計方法；（3）集成運算放大器原理及其應用；（4）負反饋的分析及作用；（5）直流電源的工作原理、分析與設計；（6）信號產生與變換電路的工作原理分析。
重構的學習子領域是：小信號放大、信號處理、音頻功率放大、直流電源等。
3.3 依托合適的教學載體進行基于工作過程的項目設計
選擇具有代表性的“帶音控的功率放大器”做為教學載體，涵蓋了模擬電子技術各個能力培養的過程，通過完成“功率放大器”的功能部件的識別與檢測、焊接與組裝、功能調試、拓展功能的實現，分別培養學生的電路板焊接與電子產品裝配基本功、儀器儀表的使用、應用系統綜合設計、分析與開發的能力。
3.4 以自主研制的教學設備為平臺，以學生為主體，體現能力為本
課程組教師自主研發了“AETE-DIY”模擬電子技術實驗實訓平臺”用于模擬電子技術應用課程教學的實驗、實訓和開發裝置，自2008年以來，已經歷了多次更新。編寫了相應的實驗實訓指導書。
3.5 學習情境與教學條件設計
課程組教師依據課程能力培養結構，結合“帶音控的功率放大器”功能開發順序，精心設計了課程教學情境，課程共由6個教學情境二十個子情境組成，6個教學情境分別是小信號放大、信號處理、低頻功率放大、直流電源及實用功放的制作與測試、信號發生器（或其他實用電路）制作。
3.6 教學方法與手段設計
在教學方法和教學手段上課程組不斷努力。教學內容比較抽象的部分，往往采取啟發式、提問的方式引導學生思考所學內容。教學內容需要實踐操作的部分，通過基于工作過程的任務驅動方法進行實踐教學。通過視頻課件和輔導資料在網絡上的共享，以方便學生自主學習。
4 課程內容
4.1 教學內容的針對性與適應性
課程定位于電子信息類等工科行業中電路的生產制造、設計開發、技術服務等職業崗位群（如電子產品裝接工、電子產品維修工等崗位），注重培養學生的硬件電路特別是模擬電路檢測、調試、維修、方案設計、電路設計、仿真測試能力以及職業崗位所必須的職業素養。教學內容緊緊圍繞能力培養目標進行選取，針對性強，能力培養目標來源于對職業崗位的分析，適用性強。
4.2 教學內容的組織與安排
基于工作過程，把整個模擬電子技術應用的教學過程貫穿于一種實際的電子產品生產與制作的全過程，在這條主線下，對各部分的單元電路再作適當延伸。在前述6個情境項目的教學過程中，把每個項目中分成若干個模塊，每個模塊包含若干個工作任務進行教學。
各項目教學內容的組織和安排順序如圖1所示，在內容的具體安排時，以一個實際帶音控的功率放大器作為教學內容的主線，分成小信號放大、信號處理、音頻功率放大及電源直流等項目教學后，最后通過完成帶音控的實用功率放大器（含機箱等）的制作與綜合測試項目，這一個綜合項目安排在校內生產線進行，可以讓學生了解電子產品的實際生產過程，培養學生的職業崗位能力。
圖1 教學內容的組織與安排
5 特色與創新
特色一：自主開發立體化教材――模電實驗實訓與開發平臺，實現以能力培養為核心的教學內容任務化，學習過程工作化。
從紙質教材為主到“立體化”教材的轉變，充分利用現代信息技術。立體化教材包括紙質教材、實驗實訓裝置、課件、錄像、試題庫、網站等教學資源。配合模電實驗實訓與開發平臺開發的使用說明書和學習指導書、教學視頻、課件，形成了本課程立體化特色教材。
特色二：以模擬電子技術的典型產品“帶音控的實用功率放大器”為教學載體，設計基于工作過程導向的課程內容。
根據高等職業教學理論及職業崗位知識能力要求分析，把實用電子產品（帶音控的實用功率放大器）的制作與調試作為教學的主線。
實用電子產品（帶音控的實用功率放大器）按電路的結構進行剖析，分解成6個職業情景（小信號放大、信號處理、低頻功率放大、直流電源及實用功放的制作與測試、信號發生器或其他實用電路制作），每一個項目中又用若干個模塊對學生進行職業崗位知識與能力的訓練。通過案例分析、任務驅動等工學結合的教學模式，使教學過程與崗位培訓相融合，構建了真實的企業工作環境，實現交互式、開放式教學與學習，縮短了學生與企業的距離。
參考文獻
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直流電路的動態分析范文5
1 正弦式交變電流的產生及規律――重獲新寵[WTBX]
1.1知識要點
交變電流的產生：矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動而產生.
[WTBX]交變電流的變化規律：若線圈平面從中性面開始轉動，則任意t時刻：e=Emsinωt、Φ=BScosωt、i=eR=Imsinωt、u=Umsinωt.
交變電流的圖象：在直角坐標系中，橫軸表示線圈轉動經過的時間t（或表示線圈平面跟中性面的夾角ωt），縱軸表示感應電動勢e（或感應電流i），則e=Emsinωt（或i=Imsinωt）的函數圖象如圖1所示.由圖象可以讀出：峰值、周期以及任意時刻電流或電動勢的瞬時值；可判斷出線圈轉動的起始位置、特殊時刻線圈磁通量最大或最小及其變化率是否為零以及e、i方向改變的時刻等.
[TPh1.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]圖1[TS）]
1.2真題佐證
題1. （2012?安徽卷第23題）圖2是交流發電機模型示意圖.在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一矩形線圖abcd可繞線圈平面內垂直于磁感線的軸OO′轉動，由線圈引出的導線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞O轉動的金屬圈環相連接，金屬圈環又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在轉動中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路.圖3是線圈的俯視圖，導線ab和cd分別用它們的橫截面來表示.已知ab長度為L1，bc長度為L2，線圈以恒定角速度ω逆時針轉動.（只考慮單匝線圈）
（1）線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導t時刻整個線圈中的感應電動勢e1的表達式；
（2）線圈平面處于與中性面成φ0夾角位置時開始計時，如圖4所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應電動勢e2的表達式；
（3）若線圈電阻為r，求線圈每轉動一周電阻R上產生的焦耳熱.（其他電阻均不計）
[TPh2.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]圖2 圖3 圖4[TS）]
題2. （2012?江蘇卷第13題）某興趣小組設計了一種發電裝置，如圖5所示.在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區域的圓心角α均為49π，磁場均沿半徑方向.匝數為N的矩形線圈abcd的邊長ab=cd=l、bc=ad=2l.線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉動，bc和ad邊同時進入磁場.在磁場中，兩條邊所經過處的磁感應強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直.線圈的總電阻為r，外接電阻為R.求：
[TPh3.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]圖5[TS）]
（1）線圈切割磁感線時，感應電動勢的大小Em；
（2）線圈切割磁感線時，bc邊所受安培力的大小F；
（3）外接電阻上電流的有效值I.
點評： 以上兩考題均以交變電流的產生為核心而延伸出對交變電流的函數表達式、最大值、有效值、安培力以及電功、電熱的考查，而且題設背景熟悉，易于上手.多年來，交變電流的產生及規律出現在計算題中，實屬罕見，重新得到寵愛，因此在復習中切不可對本知識輕描淡寫、一帶而過，應引起重視.在解決正弦交變電流產生過程的問題中，要做到“情、數、形”三者相統一.“情”就是物理情景，即線圈在磁場中轉動的情形；“數”就是用數學表達式表示交變電流的產生過程；“形”就是用圖象表示交變電流的產生過程.在這三者之中已知其一，便知其二.
2 正弦式交變電流的“四值”及其應用――重在基礎
2.1知識要點
瞬時值：反映不同時刻交變電流的大小和方向.如瞬時電流的表達式為i=Imsinωt.
峰值：反映交變電流大小的變化范圍，當線圈平面與磁感線平行時線圈電動勢最大（此時的電流和電壓也達到最大值）.
有效值：根據電流的熱效應來規定的.若交變電流和直流電在相等的時間內分別通過某電阻產生的熱量相等，則直流電的數值叫做交變電流的有效值.在正弦交變電流中，最大值與有效值之間的關系：E=Em2、U=Um2、I=Im2.
平均值：反映的是交變電流圖象的波形與橫軸（時間軸）所圍的面積和時間的比值.如平均感應電動勢E-=nΔΦΔt.該平均值主要用于求解一段時間內通過導體橫截面積的電荷量，即q=nΔΦR.
2.2真題佐證
題3. （2012?廣東卷第19題）某小型發電機產生的交變電動勢為e=50sin100πt（V），對此電動勢，下列表述正確的有（ ）
A.最大值是50[]2V
B.頻率是100Hz
C.有效值是25[]2V
D.周期是0.02s
題4. （2012?北京高考卷第15題）一個小型電熱器若接在輸出電壓為10V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個正弦交流電源上，其消耗的電功率為P2.如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為（ ）
A.5V [WB]B.5[]2V
C.10V[DW]D.10[]2V
點評： 通過以上兩考題可以看出，重視基礎知識的扎實有效復習至關重要.只要把交變電流的“四值”等基礎知識的含義領悟透徹，應用嫻熟，此類考題均能信手拈來，極易得分.一般而言，常從圖象或瞬時值表達式入手，得出交流電的最大值、有效值，然后再按照電路知識解決相關問題.只不過部分電路和閉合電路的有關公式仍適用于正弦交流電路，應用時需分清電源（如發電機）和外電路、電動勢和路端電壓等.
3 理想變壓器及其應用――備受青睞
3.1知識要點
變壓器的工作原理：互感現象是變壓器工作的基礎.
理想變壓器：忽略鐵損、銅損和磁損的變壓器，其輸入功率等于輸出功率，即P1=P2.
電壓跟匝數的關系：各線圈上電壓與匝數成正比關系，即U1n1=U2n2=U3n3=……
電流跟匝數的關系：原、副線圈電流和匝數成反比關系，即I1I2=n2n1.
3.2真題佐證
題5. （2012?山東卷第18題）如圖6甲所示是某燃氣爐點火裝置的原理圖.轉換器將直流電壓轉換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數分別為n1、n2.V為交流電壓表.當變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V時，就會在鋼針和金屬板間引發電火花進而點燃氣體.以下判斷正確的是（ ）
[TPh4.TIF，BP][TS（][JZ][HT5"H]圖6[TS）]
A.電壓表的示數等于5V
B.電壓表的示數等于52V
C.實現點火的條件是n2n1>1000
D.實現點火的條件是n2n1
題6. （2012?福建卷第14題）如圖7所示，理想變壓器原線圈輸入電壓u=Umsinωt，副線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動變阻器.V1和V2是理想交流電壓表，示數分別用U1、U2表示；A1、A2是理想交流電流表，示數分別用I1、I2表示.下列說法正確的是（ ）
[TPh6.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]圖7[TS）]
A.I1`和I2表示電流的瞬間值
B.U1和U2表示電壓的最大值
C.滑片P向下滑動過程中，U2不變、I1變大
D.滑片P向下滑動過程中，U2變小、I1變小
點評： 除上面兩題外，還有“2012年全國新課標卷第17題”，“2012年海南卷第4題”.以上各考題考查的核心是我們熟悉的理想變壓器的工作原理，其中，題6是理想變壓器的動態分析問題.從命題的數量上足見，對“理想變壓器”知識的考查備受各地高考命題專家的青睞，應引起足夠的重視.而解決理想變壓器問題常見的思路有：①電壓思路，即變壓器原、副線圈的電壓之比為U1/U2=n1/n2；②功率思路，即理想變壓器的輸入、輸出功率為P入=P出，即P1=P2；③電流思路，即由I=P/U知，對只有一個副繞組的變壓器有I1/I2=n2/n1；④變壓器動態問題制約思路為：
U1U1U2=n1n2決定[FY）]U2I2=U2R負載決定[FY）]
I2P1=P2（I1U1=I2U2）決定I1P1=I1U1決定P1
4 遠距離高壓輸電――命題熱點
4.1知識要點
輸電線的功率損失：電流流過輸電線而發熱，從而損失電功率.若輸送電功率為P，輸電電壓為U，輸電線的總長度為L，橫截面積為S，電阻率為ρ，則輸電線上的功率損失可表示為
[HJ1.7mm]
P損=[JB（（]PU[JB））]2?ρLS
根據P損=I2R可知，減少輸電線路上功率損失的方法主要有兩種：（1）根據R=ρLS，減小輸電線的電阻R，通常采用減小電阻率ρ；（2）根據I=PU，減小輸電線電流I，通常采用提高輸電電壓U.
4.2真題佐證
題7. （2012?天津卷第4題）通過一理想變壓器，經同一線路輸送相同的電功率P，原線圈的電壓U保持不變，輸電線路的總電阻為R.當副線圈與原線圈的匝數比為k時，線路損耗的電功率為P1，若將副線圈與原線圈的匝數比提高到nk，線路損耗的電功率為P2，則P1和P2P1分別為（ ）
A.PRkU，1n[DW]
B.PkU2R，1n
C.PRkU，1n2[DW]
D.[JB（（]PkU[JB））]2R，1n2
點評： 該考題是較為常規的遠距離電能輸送問題，涉及升壓變壓器和降壓變壓器及能損的有關計算，特別是對整個電能輸送網絡圖要有比較清晰的理解和認識.解決電能輸送問題要掌握好兩個關系：①輸電過程中電壓關系，U出=U損+U用，其中U出是升壓變壓器的副線圈上的電壓，U損是輸電線上損失電壓，U用是降壓變壓器原線圈電壓；②功率關系，P出=P損+P用.
我們知道，高壓交流輸電與變壓器密不可分，是中學物理中理論聯系實際的典型案例.而今，倡導低碳生活、綠色能源、節能減排等已成為社會的熱點話題，而電能的輸送問題恰是節能減排的典型案例，因此，這些熱點話題勢必成為今后高考命題的新熱點，應引起足夠重視.
通過對2012年高考“交變電流”的命題特點透視，對今后有關交變電流知識的有效復習提三點建議：
1.堅定不移地抓常規題型的演練是高效復習的保證.從各地高考試卷來看，打破該章內容以選擇題為主的統治地位，計算題也開始受寵加盟.但不管是何種題型，均本著最基本的物理模型、較低的起點和極易上手的特點來考查考生對知識的理解、運用等基本技能.為此，在總復習中，堅決唾棄毫無篩選的題海戰術，讓偏題、怪題、難題和我們說再見，把主要精力投放到基本題型的訓練中來，掌握方法，培養技能，以不變應萬變.
直流電路的動態分析范文6
EDA是英文ElectronicDesignAutomation縮寫，即電子設計自動化。是在硬件描述語言VHDL的基礎上構建的仿真工具。它是指以計算機為工作平臺，融合應用電子技術、計算機技術、智能化技術最新成果而研制成功的電子CAD通用軟件包。目前常用的EDA技術軟件有Multisim~protel、Oread等，特別是Multisim軟件被譽為是“計算機里的實驗室”，具有界面交互友好，畫面形象直觀、易學、易用、快捷、方便、真實、準確等特點，可實現大部分硬件電路實驗和分析的功能。
二、Multisim7在教學中的應用
模擬電子技術是綜合性基礎理論課程，知識點豐富，不僅涉及許多元器件內部導電性能的物理分析和數學分析，還包括靜態分析和動態分析，靜態工作點分析、交流瞬態分析、頻率分析等。傳統講授法往往先在課堂上通過板書進行理論分析，再到實驗室進行典型電路實驗的驗證，受到諸多限制。新興的集計算機技術和信息技術于一體的多媒體課件又因其冷漠的面孔有許多負面影響，而Multisim7能解決傳統講授法和多媒體課件所不能解決的實時動態仿真分析。
1．豐富的學習資源，強大的教學功能。由于Multisim構建了極其龐大的元器件庫模塊，每個元器件庫模塊中又含有數量不等的元件族(Family)。常用的元件族有：電源元件、基本元件、二極管元件、三極管元件、集成電路元件、CMOS電路元件等。這些應有盡有的元器件為各類電路的建模創造了足夠的條件，無論是電工基礎、模擬電子技術、數字電子技術的演示和實驗，都可以通過建模(放置元件、完成電路連接)、選擇電壓或波形測試點、放置測試儀器、運行仿真分析等步驟(如仿真結果與設計值不符，應重新調整元器件參數，直至仿真時與設計值相符為止)。在仿真過程中，各層次的設計都能擴展地了解和掌握更多的知識。如元器件的名稱、種類、性能參數及功能。在電路的測量時，打開儀器儀表庫，對儀器儀表也會有全部的認識和了解，極大地豐富了書本上沒有的信息。
2．打破原有的教學模式，實現理論和實踐教學的同步。在課程的講授中，由于不受實驗室和實驗儀器的限制，在多媒體教學的條件下，隨堂即可進行仿真實驗，仿真效果最能吸引學生的注意力，而且能及時地把空洞的理論和看不見、摸不著的各種參數值、電壓值及實際波形活靈活現地展現出來，清晰地給出了電壓及信號的特征和變化的過程。解決了理論說教與實驗結合能同步進行的教學模式，及時地消除了學生對結論所持的懷疑，做到了一步到位，從而使學生對知識的理解更加深刻和牢固?！?/p>
3．便于調動學生的學習積極性和創造性。由于這一軟件的功能強大，元器件庫齊全，儀器儀表種類充足，就好像給學生提供了一個取之不盡、用之不竭且沒有消耗的強有力的經濟支撐。學生只要有靈感，有創造精神就可以自行設計電路，并能及時地通過試驗驗證自己的設計是否正確、合理，是否達到設計目的。從而提高學生的學習興趣和激發他們的科技創新欲望，較好地培養具有創新能力的高技能人才。
三、Multisim環境下的電路設計
用Multisim7進行電路設計，無須專門學習計算機控制語言和各種輸入輸出指令，無須編寫電子電路圖的程序，其逼近真實的集成實驗環境，好像在實驗室搭接電路。只須在Multisim7電路設計窗口內放置所設計的虛擬電子元件和虛擬儀器，并用連線和節點連接相應的虛擬元器件與儀器儀表的測量接口，就能從虛擬儀器儀表上觀察到各種仿真波形和參數的結果，非常直觀方便。其設計步驟如下：
1．進入Multisim7工作環境界面，可方便放置元件和儀表：從“Transistor”元件箱中調出晶體管，從“Basic”元件箱中調出電阻、可變電阻、電解電容，從“Source”元件箱中調出直流電壓源和接地符號等，從工作界面的右側儀器箱中調出“雙蹤示波器”“數字萬用表”等。按照電路原理圖排列各個元件及測量用的儀表。
