大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)RC電路時(shí)間常數(shù)的Multisim仿真測(cè)試

摘要：基于探索大學(xué)物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真技術(shù)的目的，采用Multisim10仿真軟件對(duì)RC電路時(shí)間常數(shù)參數(shù)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)測(cè)試。從RC電路電容充、放電時(shí)電容電壓uC的表達(dá)式出發(fā)，分析了uC與時(shí)間常數(shù)之間的關(guān)系，給出了幾種Multisim仿真測(cè)試時(shí)間常數(shù)的實(shí)驗(yàn)方案。仿真實(shí)驗(yàn)可直觀形象地描述RC電路的工作過程及有關(guān)參數(shù)測(cè)試。將電路的硬件實(shí)驗(yàn)方式向多元化方式轉(zhuǎn)移，利于培養(yǎng)知識(shí)綜合、知識(shí)應(yīng)用、知識(shí)遷移的能力，使電路分析更加靈活和直觀。
關(guān)鍵詞：電學(xué)實(shí)驗(yàn)；RC電路；時(shí)間常數(shù)；Multisim；電路仿真

大學(xué)物理是高校理工科專業(yè)的理論與實(shí)踐結(jié)合密切的課程，在教學(xué)過程中引入演示實(shí)驗(yàn)將增強(qiáng)知識(shí)內(nèi)容的直觀性，對(duì)提高學(xué)生的物理基礎(chǔ)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力有重要的作用。
引入Multisim仿真技術(shù)可將實(shí)驗(yàn)由單一的硬件方式向多元化方式轉(zhuǎn)移，在課堂教學(xué)中插入Multisim仿真演示實(shí)驗(yàn)將顯著提高教學(xué)效果，并且Multisim仿真可方便改變測(cè)試方法、實(shí)驗(yàn)方案、電路參數(shù)，利于培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)綜合、知識(shí)應(yīng)用、知識(shí)遷移的能力，使實(shí)驗(yàn)更加靈活和直觀。
文中以Multisim10版本給出RC電路時(shí)間常數(shù)的幾種仿真實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法。

1 RC電路時(shí)間常數(shù)的Multisim仿真測(cè)試
RC仿真測(cè)試電路如圖1所示，元件參數(shù)的選取為電阻R=1 kΩ、電容C=1μF，信號(hào)源輸出頻率f=100 Hz(周期T=0．01 s=10 ms)、幅度U=10 V、占空比q=1／2的方波，雙蹤示波器用于觀測(cè)信號(hào)源及電容C兩端電壓uC的波形。

在方波信號(hào)源10 V高電平輸出期間，通過電阻R對(duì)電容C充電，在方波信號(hào)源0 V低電平輸出期間，電容C通過電阻R放電。
由RC電路暫態(tài)理論可知，電容充電時(shí)電壓uC的表達(dá)式為