Matlab與Origin軟件在“電路及磁路”教學中的應用

鄒龍生 唐 婧 楊 紅

（重慶水利電力職業技術學院，重慶 402160）

1 前 言

在“電路及磁路”教學過程中，正弦交流電波形圖的繪制是一個比較棘手的問題.對于波形圖的繪制，有的老師采用Excel軟件來描述它，但是存在數據點不夠多的障礙；也有的老師采用AutoCAD軟件來繪制，但是存在曲線不夠精確的困境.為此，本文根據Matlab和Origin軟件各自的優勢，通過它們的互補性來描述如何繪制正弦交流電的波形圖，期望解決“電路及磁路”教學過程中面臨的一個難題.

2 軟件介紹

Matlab軟件自1984年推向市場以來，已經成為世界公認的、比較優秀的應用軟件.它是一種直觀、高效的計算機語言，同時又是一個科學計算平臺.它為數據分析、數據可視化、算法和應用程序開發，提供了最核心的數學和高級圖形工具.一般認為，Matlab軟件具有三大特點：一是功能強大，它具有數值計算、符號計算、計算結果、編程可視化、數學和文字統一處理、離線和在線計算等功能；二是界面友善、語言自然，Matlab以復數處理作為計算單元，指令表達與數學表達式相近；三是開放性強.Matlab還具有圖像處理的功能，圖像處理工具包是由一系列支持圖像處理操作的函數組成的，所支持的圖像處理操作有：幾何操作、區域操作和塊操作；線性濾波和濾波器設計；變換（DCT變換）；圖像分析和增強功能.圖像處理工具包的函數，有以下幾類：圖像顯示；圖像文件輸入與輸出；幾何操作；象素值和統計；圖像分析與增強；圖像濾波；線性二維濾波器設計；圖像變換；領域和塊操作.因此Matlab軟件不但具有鮮明的個性特性[1]，而且應用領域非常廣泛，主要應用于模擬領域[2-3]、數字電路設計[4]等.

Origin軟件是Windows平臺下用于數據分析、工程繪圖的軟件.Origin軟件與Word和Excel等軟件相類似，是一個多文檔界面的應用程序.Origin軟件具有使用簡單的特性，常用領域是數據分析和繪圖[5-9].數據分析包括數據的排序、調整、計算、統計、頻譜變換、曲線擬合等.

Origin的繪圖是基于模版的，其本身提供了幾十種二維和三維繪圖模版，而且允許用戶自己定制模版.使用繪圖命令時，只要選擇所需要的模版就可以了.

3 實例分析

已知正弦交電流的瞬時解析式為[10]：

對于正弦電流的波形圖，可以用 AutoCAD軟件來描述，也可以用Excel軟件來繪制，采用上述的兩種方法來表達波形圖，都有各自的不足，為了更簡單、方便地繪制波形圖，根據課程的教學實踐，擬采用Matlab與Origin軟件相結合的方法來完成正弦交流電的波形圖.現以方程(1)為例，詳細闡述正弦交流電的波形圖繪制的步驟.

3.1 Matlab軟件計算方程(1)

寫出用Matlab軟件計算的程序，語句為：

①%給出角度的取值范圍；

將上述語句在Matlab軟件中運行，結果如下：

表1 方程(1)的計算值

3.2 Origin軟件繪制方程(1)的波形圖

將表1中的數據輸入Origin軟件相應的命令，通過plot命令，經過整理和調整，輸出的圖形如圖1所示.將圖1和圖2[11]對比發現，兩條曲線變化的趨勢是相似的，可以認為圖1符合正弦曲線的變化規律，也是方程(1)的波形圖.

圖1 方程(1)的波形圖

圖2 正弦交流電的波形圖

4 結 論

本文探討Matlab與Origin軟件相結合在“電路及磁路”教學中的應用.通過實例分析，闡述了Matlab與Origin軟件的結合應用，能顯著提高正弦交流電波形圖的準確度.采用此方法繪制的曲線，操作簡單、方便、實用，而且曲線光滑、整潔，減少了因繪圖方法不當造成的偏差，有助于吸引學生的注意力，提高學生對“電路及磁路”學習的興趣，對于學生以后從事科研和技術開發工作大有幫助.

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[11]http://image.baidu.com/i?ct=503316480&z=&tn=baiduimagedetail&ipn=d&word=%E6%AD%A3%E5%BC%A6%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5%E6%B3%A2%E5%BD%A2%E5%9B%BE&step_word=&ie=utf-8&in=24072&cl=2&lm=-1&st=&pn=4&rn=1&di=9189331030&ln=1930&fr=ala0&&fm q=1393228145472_R&ic=&s=&se=&sme=0&tab=&width=&h eight=&face=&is=&istype=&ist=&jit=&objurl=http%3 A%2F%2F221.203.108.70%3A8080%2Fzykc%2FUploadFile s_1578%2F201008%2F20100824162433231.jpg#pn4&-1&d i9189331030&objURLhttp%3A%2F%2F221.203.108.70%3A 8080%2Fzykc%2FUploadFiles_1578%2F201008%2F201008 24162433231.jpg&fromURLippr_z2C%24qAzdH3FAzdH3Fd d8_z%26e3Bdan_z%26e3B8ab_z%26e3B0a_z2C%24qbabaAz dH3FzyhvAzdH3FSi5oA6ptvsj_z%26e3Bwfr%3FA6ptvsjID%3D9d8&W649&H190&T9925&S12&TPjpg.