吳晶晶 盧孟夏 任力穎
摘要電路分析實(shí)驗(yàn)是配合電路分析基礎(chǔ)課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課,隨著教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整,對(duì)電路分析實(shí)驗(yàn)課程的改革也不斷深入。本文探索了新的電路分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置,在實(shí)驗(yàn)中增加Multisim電路仿真軟件操作,加強(qiáng)儀器儀表的操作使用方法。通過考核方式促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立迅速的完成實(shí)驗(yàn),以達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力,為后續(xù)實(shí)踐課程打下基礎(chǔ)的目的。
關(guān)鍵詞電路分析實(shí)驗(yàn)改革
0引言
電路分析基礎(chǔ)是電子電氣類各專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,內(nèi)容包括非時(shí)變集總參數(shù)電路的基本理論知識(shí)、基本定理、基本分析方法。電路分析實(shí)驗(yàn)是配合課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn),目的是增進(jìn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解,使學(xué)生獲得電路實(shí)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí),得到電工電子實(shí)驗(yàn)操作基本技能訓(xùn)練,幫助學(xué)生加深理解同時(shí)開設(shè)的電路分析課程的理論知識(shí),為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。
1電路分析實(shí)驗(yàn)改革必要性
隨著教學(xué)改革的不斷深入,教學(xué)計(jì)劃的不斷調(diào)整,電路分析實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)減少到原有的50%,但電路分析基礎(chǔ)課程仍然是電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、通信工程等專業(yè)學(xué)生需較早學(xué)習(xí)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。如何在有限的學(xué)時(shí)中讓學(xué)生熟練掌握常用儀器儀表的使用方法,掌握常用電子元器件等參數(shù)的測(cè)量方法,掌握分立元件電路的組成、調(diào)整與基本參數(shù)的測(cè)試方法,成為電路分析實(shí)驗(yàn)的重要任務(wù)。
針對(duì)以上原因,電路分析平臺(tái)課建設(shè)小組對(duì)電路分析實(shí)驗(yàn)改革進(jìn)行探索,提出下面的改革方案。
2電路分析實(shí)驗(yàn)改革方案
2.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置
根據(jù)電路分析基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱,結(jié)合電路分析基礎(chǔ)課程需重點(diǎn)講授的基爾霍夫定律、戴維南定理、諾頓定理、一階電路分析等,共安排設(shè)置8項(xiàng)電路分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,具體內(nèi)容如下:
項(xiàng)目一:電路仿真工具的基本應(yīng)用。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孩賹W(xué)會(huì)電路仿真工具M(jìn)ultisim的基本操作;②掌握電路圖編輯法,用Multisim對(duì)電路進(jìn)行仿真。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求:①學(xué)會(huì)電路仿真工具M(jìn)ultisim的基本操作;②掌握電路圖編輯法,用Multisim對(duì)電路進(jìn)行仿真。
項(xiàng)目二:伏安特性的測(cè)量。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孩倮斫饩€性電阻、非線性電阻元件伏安特性的意義;②掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的逐點(diǎn)測(cè)試方法;③識(shí)別電阻的色環(huán)、數(shù)值、標(biāo)稱值、額定功率、精度。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求:①利用色環(huán)識(shí)讀電阻值;②測(cè)量線性電阻的伏安特性和繪制伏安特性曲線;③測(cè)量二極管伏安特性和繪制伏安特性曲線。
項(xiàng)目三:基爾霍夫定律的驗(yàn)證。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孩衮?yàn)證基爾霍夫定律,加深對(duì)基爾霍夫定律的理解;②進(jìn)一步掌握直流電流表的使用以及學(xué)會(huì)用電流表測(cè)量各支路電流的方法;③進(jìn)一步掌握直流電壓表的使用以及學(xué)會(huì)用電壓表測(cè)量各支路電壓的方法;④提高檢查、分析電路及排除簡(jiǎn)單故障的能力。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求:①驗(yàn)證基爾霍夫電流定律;②驗(yàn)證基爾霍夫電壓定律;③掌握電路中各支路電壓的測(cè)量方法;④掌握電路中各支路電流的測(cè)量方法。
項(xiàng)目四:疊加原理的驗(yàn)證。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孩衮?yàn)證疊加定理的正確性,加深對(duì)定理的理解;②掌握驗(yàn)證疊加定理的實(shí)驗(yàn)方法;③提高檢查、分析電路及排除簡(jiǎn)單故障的能力。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求:①通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證疊加原理的正確性;②正確選擇萬(wàn)用表檔位和測(cè)量電壓與電流;③加深對(duì)線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識(shí)和理解。
項(xiàng)目五:戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孩僬莆镇?yàn)證戴維南定理和諾頓定理的實(shí)驗(yàn)方法;②驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理的正確性,加深對(duì)定理的理解;③掌握含源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓、短路電流和等效電阻的測(cè)定方法;④驗(yàn)證最大功率傳遞定理。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求:①用開路電壓、短路電流法測(cè)定戴維南等效電路的UOC和ISC;②測(cè)量含源二端網(wǎng)絡(luò)的外部伏安特性;③驗(yàn)證戴維南定理;④驗(yàn)證諾頓定理。
項(xiàng)目六:RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孩傺芯恳浑A網(wǎng)絡(luò)的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的基本規(guī)律及其特點(diǎn)。理解電路參數(shù)變化對(duì)響應(yīng)的影響;②理解一階RC電路的基本用途和微分電路、積分電路的基本特征;③掌握用示波器觀察和分析一階電路的暫態(tài)過程和時(shí)間常數(shù)的基本方法;④掌握用面包板搭接電路并測(cè)量參數(shù)、觀察波形的技能。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求:①測(cè)量一階RC電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng),理解電路參數(shù)變化對(duì)響應(yīng)的影響;②測(cè)量一階微分電路,改變時(shí)間常數(shù)對(duì)微分電路的影響;③測(cè)量一階積分電路,改變時(shí)間常數(shù)對(duì)積分電路的影響;④測(cè)量一階電路時(shí)間常數(shù)。
項(xiàng)目七:R、L、C元件阻抗特性的測(cè)定。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孩僬莆誖、L、C元件在正弦交流電路中的基本特征;②掌握R、L、C元件端電壓與電流間的相位關(guān)系;③研究R、L、C并聯(lián)電路中總電流和分電流、總阻抗和分阻抗之間的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求:①測(cè)量R、L、C元件的阻抗頻率特性;②用雙蹤示波器觀察在不同頻率下各元件阻抗角的變化情況;③測(cè)量R、L、C元件串聯(lián)的阻抗角頻率特性。
項(xiàng)目八:綜合測(cè)試。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孩倏己藢W(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰λ?;②促進(jìn)學(xué)生自覺獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求:①根據(jù)要求熟練搭建電路;②熟練使用直流電源或信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào);③熟練使用萬(wàn)用表或示波器測(cè)量響應(yīng);④準(zhǔn)確讀寫數(shù)據(jù)。
2.2 增加Multism仿真實(shí)驗(yàn)
傳統(tǒng)的電路分析實(shí)驗(yàn)一般在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行硬件實(shí)驗(yàn),學(xué)生通過搭接電路,使用萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、示波器等儀器設(shè)備測(cè)量相關(guān)電路參數(shù)。然而,隨著教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整,電路分析實(shí)驗(yàn)也隨之有所調(diào)整,學(xué)生如想動(dòng)手完成一些課外實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,雖可在實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)在實(shí)驗(yàn)室完成,但因?qū)嶒?yàn)條件所限,未必能面面俱到。
因此,在電路分析實(shí)驗(yàn)的首個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置為“電路仿真工具的基本應(yīng)用”,學(xué)生通過學(xué)習(xí)操作Multisim電路仿真軟件,掌握用Multisim仿真軟件繪制電路圖的方法,并用Multisim對(duì)電路進(jìn)行仿真,借助計(jì)算機(jī)方便快捷地完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
學(xué)生掌握了Multisim電路仿真軟件的使用方法,不僅可以在每次實(shí)驗(yàn)前對(duì)即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)先進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真,同時(shí)還可利用Multisim電路仿真軟件完成其他相關(guān)課外實(shí)驗(yàn),輔助學(xué)習(xí)電路分析基礎(chǔ)課程中的基本定律、基本原理等。
2.3 加強(qiáng)常用儀器設(shè)備的使用掌握
電路分析基礎(chǔ)課程大都為電子電氣類學(xué)生學(xué)習(xí)的首門專業(yè)基礎(chǔ)課,在此之前大都還未系統(tǒng)學(xué)習(xí)和使用實(shí)驗(yàn)室常用儀器儀表,初次進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成專業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn),并為以后相關(guān)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)是電路分析實(shí)驗(yàn)的重要任務(wù)之一。所以,在此實(shí)驗(yàn)課程中必須加強(qiáng)學(xué)生對(duì)常用儀器儀表的使用方法的訓(xùn)練。
實(shí)驗(yàn)室常用電路分析的儀器儀表有萬(wàn)用表、低頻信號(hào)發(fā)生器、示波器等。在電路分析實(shí)驗(yàn)中,“伏安特性的測(cè)量”、“基爾霍夫定律的驗(yàn)證”、“疊加原理的驗(yàn)證”、“戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證”四個(gè)實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生熟練掌握萬(wàn)用表的使用方法,包括用萬(wàn)用表測(cè)量電壓、電路等電路參數(shù)的方法,以及測(cè)量電阻阻值的方法等?!癛C一階電路的響應(yīng)測(cè)試”和“R、L、C元件阻抗特性的測(cè)定”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生熟練掌握低頻信號(hào)發(fā)生器和示波器的使用方法,包括用低頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生任一頻率、任一幅度的正弦波或方波等,用示波器正確觀測(cè)和讀取直流或交流信號(hào)波形和相關(guān)參數(shù)值等。通過實(shí)驗(yàn),不僅讓學(xué)生熟練掌握實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有型號(hào)萬(wàn)用表、低頻信號(hào)發(fā)生器和示波器的使用方法,同時(shí)也使得學(xué)生掌握這些儀器設(shè)備的基本使用方法,遇到其他型號(hào)的此類設(shè)備也可以使用得當(dāng)。
2.4 實(shí)驗(yàn)考核方法
電路分析實(shí)驗(yàn)考核實(shí)行“一票否決”制,即缺做一次及以上實(shí)驗(yàn)的學(xué)生不能參加實(shí)驗(yàn)的綜合測(cè)試,視為本課程成績(jī)不及格;且若實(shí)驗(yàn)的綜合測(cè)試不及格則視為實(shí)驗(yàn)成績(jī)不及格。
電路分析實(shí)驗(yàn)整個(gè)過程要求學(xué)生獨(dú)立、迅速的完成全部實(shí)驗(yàn),且通過實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力更為重要,單單僅靠實(shí)驗(yàn)課上的時(shí)間便顯得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此,在實(shí)驗(yàn)課中增設(shè)綜合測(cè)試環(huán)節(jié),一方面考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力水平,另一方面督促學(xué)生課下利用實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室多次反復(fù)操作實(shí)驗(yàn),以達(dá)到提高動(dòng)手能力的目的。
3結(jié)束語(yǔ)
電路分析實(shí)驗(yàn)作為電子電氣類專業(yè)重要專業(yè)基礎(chǔ)課,不僅幫助學(xué)生掌握電路分析相關(guān)基本理論、基本定律,同時(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力,為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)。學(xué)院電路分析平臺(tái)課建設(shè)小組對(duì)電路分析實(shí)驗(yàn)課程的改革探索不僅充分利用實(shí)驗(yàn)課上的時(shí)間,也使得學(xué)生在課余時(shí)間也積極開展實(shí)踐訓(xùn)練,將實(shí)驗(yàn)由“要我做”,變?yōu)椤拔乙觥保瑢?shí)驗(yàn)課效率和效果大大提高。
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