《電路分析軟件Tina Pro》和《電路分析基礎》的融合教學

劉小明

摘 要：《電路分析基礎》的數(shù)學計算抽象、難懂且煩瑣，學生不易掌握，往往事倍功半。教師要將《電路分析軟件Tina Pro》的教學內(nèi)容引入到《電路分析基礎》的教學當中，將兩者結合起來，這樣既可以用Tina Pro軟件來解決《電路分析基礎的數(shù)學計算問題，又可以采用《電路分析基礎》的內(nèi)容作為《電路分析軟件Tina Pro》的教學素材，為實踐服務，內(nèi)容充實而不空洞，不僅提高了教學效率，而且提高了教學質量。

關鍵詞：Tina Pro;仿真;計算

一、前言

《電路分析基礎》是電類專業(yè)必修的技術基礎課，其任務是使學生掌握電工基礎理論、電路基本分析方法，是學習后續(xù)專業(yè)課程和從事專業(yè)技術工作的必備基礎。但該課程的教學抽象、難懂，尤其是電路的計算很煩瑣。對工科院校的學生而言，數(shù)學是一只攔路虎，許多精力都耗費在數(shù)學課程的學習上面。

二、問題的提出

以復雜直流電路的計算為例，使用支路電流法、節(jié)點電壓法和網(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，其求解過程比較煩瑣，效率也較低。在正弦交流電路的計算中，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算也是很煩瑣的。

三、問題的解決

為解決這些問題，可采用電路分析軟件Tina Pro進行分析和計算。

Tina Pro“涵蓋了直流分析、列寫電路的頻域傳遞函數(shù)表達式、對電路參數(shù)進行最優(yōu)化設計等約10種常用電路仿真功能。其虛擬測量儀器（如多蹤示波器）的動態(tài)演示功能，是極好的電類教學輔助工具”。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、瞬時分析、傅里葉級數(shù)及傅里葉頻譜分析、符號分析、噪聲分析、電路參數(shù)的最優(yōu)化設計、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》中常用的，非常適宜用于《電路分析基礎》的教學。

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，并進行對比分析。

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個回路電壓方程和1個電流方程。

對于回路a有：R1I1-R2I2=E1-E2

對于回路b有：R2I2-R3I3=-E2

對于節(jié)點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。

如果電路復雜的話，則計算會相當煩瑣。

若用Tina Pro電路分析軟件來求解各支路電流和UAB，則過程非常簡單。

用Tina Pro構建如圖2所示電路：

選擇菜單分析——DC分析——計算節(jié)點電壓，見圖3。

可見，結果一樣，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算，則效果更佳。

下面以圖4電路為例，簡要說明正弦交流電路的電量計算。

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個回路電壓方程和3個節(jié)點電流方程（圖略），以求出各支路電流。

求解電路方程的過程比較煩瑣，筆者就不一一列寫了，請大家自行分析。

四、小結

用電路分析軟件Tina Pro來解決《電路分析基礎》中的電路分析和計算問題，方便、快捷，省時省力，不易出錯，既提高了教學效率，也提高了教學質量。若把這兩門課程融合起來教學，可以實現(xiàn)資源共享，優(yōu)勢互補，互為促進、互為補充。因此，筆者認為，完全可以把《電路分析軟件Tina Pro》的教學融入到《電路分析基礎》的教學之中，根據(jù)《電路分析基礎》的教學的需要，講解電路分析軟件Tina Pro的使用方法。這樣，學生在學習的過程中，就會目的明確、主題鮮明，學習的積極性、主動性和針對性就會明顯提高，也易于激發(fā)學生的學習興趣，有利于《電路分析基礎》教學工作的開展。

參考文獻：

[1]盧秉娟.電路分析基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2]谷良，電路仿真軟件Tina Pro導讀[M].北京：中央廣播電視大

學出版社，2003.

（廣東省肇慶市工程技術學校）