大學(xué)物理實(shí)驗RC電路時(shí)間常數的Multisim仿真測試

摘要：基于探索大學(xué)物理電學(xué)實(shí)驗仿真技術(shù)的目的，采用Multisim10仿真軟件對RC電路時(shí)間常數參數進(jìn)行了仿真實(shí)驗測試。從RC電路電容充、放電時(shí)電容電壓uC的表達式出發(fā)，分析了uC與時(shí)間常數之間的關(guān)系，給出了幾種Multisim仿真測試時(shí)間常數的實(shí)驗方案。仿真實(shí)驗可直觀(guān)形象地描述RC電路的工作過(guò)程及有關(guān)參數測試。將電路的硬件實(shí)驗方式向多元化方式轉移，利于培養知識綜合、知識應用、知識遷移的能力，使電路分析更加靈活和直觀(guān)。
關(guān)鍵詞：電學(xué)實(shí)驗；RC電路；時(shí)間常數；Multisim；電路仿真

大學(xué)物理是高校理工科專(zhuān)業(yè)的理論與實(shí)踐結合密切的課程，在教學(xué)過(guò)程中引入演示實(shí)驗將增強知識內容的直觀(guān)性，對提高學(xué)生的物理基礎、培養創(chuàng )新能力有重要的作用。
引入Multisim仿真技術(shù)可將實(shí)驗由單一的硬件方式向多元化方式轉移，在課堂教學(xué)中插入Multisim仿真演示實(shí)驗將顯著(zhù)提高教學(xué)效果，并且Multisim仿真可方便改變測試方法、實(shí)驗方案、電路參數，利于培養學(xué)生的知識綜合、知識應用、知識遷移的能力，使實(shí)驗更加靈活和直觀(guān)。
文中以Multisim10版本給出RC電路時(shí)間常數的幾種仿真實(shí)驗測試方法。

1 RC電路時(shí)間常數的Multisim仿真測試
RC仿真測試電路如圖1所示，元件參數的選取為電阻R=1 kΩ、電容C=1μF，信號源輸出頻率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(guān)測信號源及電容C兩端電壓uC的波形。

在方波信號源10 V高電平輸出期間，通過(guò)電阻R對電容C充電，在方波信號源0 V低電平輸出期間，電容C通過(guò)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的表達式為