劉小明

摘 要：《電路分析基礎(chǔ)》的數(shù)學(xué)計(jì)算抽象、難懂且煩瑣，學(xué)生不易掌握，往往事倍功半。教師要將《電路分析軟件Tina Pro》的教學(xué)內(nèi)容引入到《電路分析基礎(chǔ)》的教學(xué)當(dāng)中，將兩者結(jié)合起來(lái)，這樣既可以用Tina Pro軟件來(lái)解決《電路分析基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題，又可以采用《電路分析基礎(chǔ)》的內(nèi)容作為《電路分析軟件Tina Pro》的教學(xué)素材，為實(shí)踐服務(wù)，內(nèi)容充實(shí)而不空洞，不僅提高了教學(xué)效率，而且提高了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：Tina Pro;仿真;計(jì)算

一、前言

《電路分析基礎(chǔ)》是電類專業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，其任務(wù)是使學(xué)生掌握電工基礎(chǔ)理論、電路基本分析方法，是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和從事專業(yè)技術(shù)工作的必備基礎(chǔ)。但該課程的教學(xué)抽象、難懂，尤其是電路的計(jì)算很煩瑣。對(duì)工科院校的學(xué)生而言，數(shù)學(xué)是一只攔路虎，許多精力都耗費(fèi)在數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)上面。

二、問(wèn)題的提出

以復(fù)雜直流電路的計(jì)算為例，使用支路電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法和網(wǎng)孔分析法等求解電壓、電流等電量，要列寫電壓方程式和電流方程式，其求解過(guò)程比較煩瑣，效率也較低。在正弦交流電路的計(jì)算中，由于電路中的電壓、電流往往存在著相位差，其電壓和電流相量計(jì)算也是很煩瑣的。

三、問(wèn)題的解決

為解決這些問(wèn)題，可采用電路分析軟件Tina Pro進(jìn)行分析和計(jì)算。

Tina Pro“涵蓋了直流分析、列寫電路的頻域傳遞函數(shù)表達(dá)式、對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)等約10種常用電路仿真功能。其虛擬測(cè)量?jī)x器（如多蹤示波器）的動(dòng)態(tài)演示功能，是極好的電類教學(xué)輔助工具”。該軟件的10種常用電路仿真功能是：直流分析、正弦穩(wěn)態(tài)分析、瞬時(shí)分析、傅里葉級(jí)數(shù)及傅里葉頻譜分析、符號(hào)分析、噪聲分析、電路參數(shù)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、電路元件的參數(shù)掃描分析、蒙特卡羅及最差情況分析和數(shù)字電路分析。這10種電路分析功能大多數(shù)是在《電路分析基礎(chǔ)》中常用的，非常適宜用于《電路分析基礎(chǔ)》的教學(xué)。

下面以網(wǎng)孔電流法為例，先使用傳統(tǒng)方法解題，然后使用Tina Pro軟件解題，并進(jìn)行對(duì)比分析。

在圖1所示電路中，已知E1=240V，E2=260V，R1=10Ω，R2=2Ω，R3=10Ω，求各支路電流和UAB。

若用傳統(tǒng)的方法求解，則要列寫2個(gè)回路電壓方程和1個(gè)電流方程。

對(duì)于回路a有：R1I1-R2I2=E1-E2

對(duì)于回路b有：R2I2-R3I3=-E2

對(duì)于節(jié)點(diǎn)A有：I1+I2= I3

代入數(shù)據(jù)得：

10I1-2I2=240-260

2I2+10I3=260

I1+I2= I3

解得：I1=2A; I2 =20A; I3=22A。UAB=220V。

如果電路復(fù)雜的話，則計(jì)算會(huì)相當(dāng)煩瑣。

若用Tina Pro電路分析軟件來(lái)求解各支路電流和UAB，則過(guò)程非常簡(jiǎn)單。

用Tina Pro構(gòu)建如圖2所示電路：

選擇菜單分析——DC分析——計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓，見圖3。

可見，結(jié)果一樣，且方便、快捷。

如將Tina Pro電路分析軟件用于正弦交流電路的電量計(jì)算，則效果更佳。

下面以圖4電路為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明正弦交流電路的電量計(jì)算。

在圖4電路中，已知US1=10sin（314t）V、US2=20sin（314t+30O）

V、R1=5Ω、R2=10Ω、R3=2Ω、R4=4Ω、C1=1μF、L1=1mH，求各支路電流。

用傳統(tǒng)的方法求各支路電流，若采用網(wǎng)孔電流法，需列寫

3個(gè)回路電壓方程和3個(gè)節(jié)點(diǎn)電流方程（圖略），以求出各支路電流。

求解電路方程的過(guò)程比較煩瑣，筆者就不一一列寫了，請(qǐng)大家自行分析。

四、小結(jié)

用電路分析軟件Tina Pro來(lái)解決《電路分析基礎(chǔ)》中的電路分析和計(jì)算問(wèn)題，方便、快捷，省時(shí)省力，不易出錯(cuò)，既提高了教學(xué)效率，也提高了教學(xué)質(zhì)量。若把這兩門課程融合起來(lái)教學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)資源共享，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，互為促進(jìn)、互為補(bǔ)充。因此，筆者認(rèn)為，完全可以把《電路分析軟件Tina Pro》的教學(xué)融入到《電路分析基礎(chǔ)》的教學(xué)之中，根據(jù)《電路分析基礎(chǔ)》的教學(xué)的需要，講解電路分析軟件Tina Pro的使用方法。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，就會(huì)目的明確、主題鮮明，學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和針對(duì)性就會(huì)明顯提高，也易于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于《電路分析基礎(chǔ)》教學(xué)工作的開展。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧秉娟.電路分析基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]谷良，電路仿真軟件Tina Pro導(dǎo)讀[M].北京：中央廣播電視大

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（廣東省肇慶市工程技術(shù)學(xué)校）