Элементы интерфейса программы Multisim

Компоненты, из которых состоят моделируемые в программе Multisim схемы, разделены на две категории. К первой категории относятся реальные, или выпускаемые промышленностью компоненты, а ко второй – виртуальные. Значения параметров промышленных компонентов не могут быть изменены произвольно, а должны соответствовать параметрам изготавливаемым промышленностью аналогам. Значения параметров виртуальных компонентов могут принимать произвольные значения. Условные графические обозначения промышленных компонентов в программе окрашены синим цветом, а виртуальных – черным.

Список библиотек панели компонентов программы Multisim 10.1.1 слева направо приведен ниже.

Источники(ЭДС постоянного и переменного тока, однофазные и трехфазные, специальные источники, заземление).

Пассивные компоненты(переключатели, трансформаторы, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и пр.).

Диоды(диоды, стабилитроны, светодиоды, динисторы, тиристоры и пр.).

Транзисторы(биполярные, полевые транзисторы с управляющим p-n переходом и на основе металлооксидной пленки, арсенид-галлиевые).

Аналоговые компоненты(операционные усилители, компараторы и пр.)

Законы Ома в цепях постоянного тока

Расчет и анализ электрических цепей производится с использованием закона Ома, первого и второго законов Кирхгофа. На основе этих законов устанавливается взаимосвязь между значениями токов, напряжений, ЭДС всей электрической цепи и отдельных ее участков и параметрами элементов, входящих в состав этой цепи.

Закон Ома для участка цепи

Соотношение между током I, напряжением UR и сопротивлением R участка аb электрической цепи (рис. 1.3) выражается законом Ома

или U_R = RI. В этом случае U_R = RI – называют напряжением или падением напряжения на резисторе R, а – током в резисторе R.

При расчете электрических цепей иногда удобнее пользоваться не сопротивлением R, а величиной обратной сопротивлению, т.е. электрической проводимостью:

.

В этом случае закон Ома для участка цепи запишется в виде:

I=Ug.

Закон Ома для всей цепи

Этот закон определяет зависимость между ЭДС E источника питания с внутренним сопротивлением r ₀ (рис. 1.3), током I электрической цепи и общим эквивалентным сопротивлением R _Э= r ₀+ R всей цепи:

(1.2)

.

Сложная электрическая цепь содержит, как правило, несколько ветвей, в которые могут быть включены свои источники питания и режим ее работы не может быть описан только законом Ома. Но это можно выполнить на основании первого и второго законов Кирхгофа, являющихся следствием закона сохранения энергии.

Законы Кирхгофа в цепях постоянного тока

Первый закон Кирхгофа

В любом узле электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю

(1.3)

,

где m – число ветвей подключенных к узлу.

При записи уравнений по первому закону Кирхгофа токи, направленные к узлу, берут со знаком «плюс», а токи, направленные от узла – со знаком «минус». Например, для узла а (см. рис. 1.2) I − I ₁− I ₂=0.

Второй закон Кирхгофа

В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на всех его участках

(1.4)

,

где n – число источников ЭДС в контуре;
m – число элементов с сопротивлением R_k в контуре;
U_k = R_kI_k – напряжение или падение напряжения на k -м элементе контура.

Для схемы (рис. 1.2) запишем уравнение по второму закону Кирхгофа:

E=U_R+U₁.

Если в электрической цепи включены источники напряжений, то второй закон Кирхгофа формулируется в следующем виде: алгебраическая сумма напряжений на всех элементах контру, включая источники ЭДС равна нулю

(1.5)

.

При записи уравнений по второму закону Кирхгофа необходимо:

1) задать условные положительные направления ЭДС, токов и напряжений;

2) выбрать направление обхода контура, для которого записывается уравнение;

3) записать уравнение, пользуясь одной из формулировок второго закона Кирхгофа, причем слагаемые, входящие в уравнение, берут со знаком «плюс», если их условные положительные направления совпадают с обходом контура, и со знаком «минус», если они противоположны.

Запишем уравнения по II закону Кирхгофа для контуров электрической схемы (рис. 1.2):

контур I: E = RI + R ₁ I ₁+ r ₀ I,

контур II: R ₁ I ₁+ R ₂ I ₂=0,

контур III: E = RI + R ₂ I ₂+ r ₀ I.