覃智澤 廣西城市職業(yè)學(xué)院

引言：我國(guó)工程計(jì)算的難度不斷加大，對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言提出了更高的精確要求。MATLAB具有顯著的高效特征，可以對(duì)計(jì)算步驟進(jìn)行化簡(jiǎn)，節(jié)省大量的工程計(jì)算時(shí)間。鑒于MATLAB具有突出的計(jì)算優(yōu)勢(shì)，其被廣泛應(yīng)用于電路分析。與其他學(xué)科相比，電路分析的計(jì)算量較大，需要應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)、物理知識(shí)、邏輯學(xué)知識(shí)等等。為了解決電路分析題目，提高電路分析的效率，應(yīng)用MATLAB勢(shì)在必行。

1 MATLAB概述

1.1 內(nèi)涵

MATLAB是一款現(xiàn)代化的計(jì)算軟件，以矩陣運(yùn)算作為基礎(chǔ)。這款軟件不僅能對(duì)大數(shù)值進(jìn)行快速運(yùn)算，還能突出數(shù)據(jù)的可視性。隨著我國(guó)工程項(xiàng)目的不斷增多，MATLAB的應(yīng)用范圍更加寬廣，無(wú)論是工程設(shè)計(jì)還是電路分析都應(yīng)用了MATLAB計(jì)算語(yǔ)言，充分挖掘出MATLAB的獨(dú)特價(jià)值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，MATLAB已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家最常用的教學(xué)工具之一，除了教育領(lǐng)域外，MATLAB還被應(yīng)用在機(jī)械制造、航天工程、信號(hào)模擬等領(lǐng)域，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 特點(diǎn)

具體來(lái)說(shuō)，MATLAB的優(yōu)越性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，MATLAB的編程速度較快，可以節(jié)省用戶時(shí)間，優(yōu)化用戶的程序結(jié)構(gòu)。第二，MATLAB的運(yùn)算方法先進(jìn)，可以對(duì)復(fù)雜方程式進(jìn)行精確解析。第三，MATLAB的繪圖能力非常強(qiáng)，可以制作平面圖形、立體圖形等。第四，MATLAB的數(shù)據(jù)庫(kù)非常大，可以容納各種函數(shù)、方程組等。第五，MATLAB的語(yǔ)言資源豐富，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享。第六，MATLAB的算法精確度較高，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)運(yùn)算軟件的不足。

2 MATLAB在電路分析中的應(yīng)用

2.1 基于基爾霍夫定律的應(yīng)用

在電路分析中，基爾霍夫定律非常常用，這一定律對(duì)電流電壓規(guī)律進(jìn)行了說(shuō)明，明確了電流與電壓的約束關(guān)系[2]。在涉及基爾霍夫定律的類型題中，經(jīng)常要應(yīng)用MATLAB軟件。如圖1所示，在求解電壓電流的過程中，需要依靠MATLAB構(gòu)建模型，形成三個(gè)回路電壓方程：-6（I-I1）+9I1-U=0；6（I-I1）+2I1=10；U+4（3+I1）=2I1。在形成三個(gè)電壓方程之后，應(yīng)該對(duì)方程組進(jìn)行整理，形成矩陣的形式。在形成變換矩陣后，需要應(yīng)用MATLAB程序求解：

經(jīng)過MATLAB程序求解，最終的運(yùn)行結(jié)果如下：U=-11.6923V，I=1.5641A

2.2 基于網(wǎng)孔電流法的應(yīng)用

面對(duì)不同的電路，需要采用不同的分析方法。以平面電路為例，在對(duì)平面電路進(jìn)行MATLAB運(yùn)算時(shí)，需要應(yīng)用網(wǎng)孔電流法，將網(wǎng)孔電流作為變化量。通過電流電壓定律可以列出平面電路中電流與電壓的求解方法。在分析電路時(shí)，需要掌握以下三個(gè)基本點(diǎn)：第一，需要標(biāo)出平面電路中的電流方向；第二，需要根據(jù)平面電路的電流方向列出方程；第三需要對(duì)方程進(jìn)行運(yùn)算。上文已述，MATLAB軟件以矩陣運(yùn)算作為基礎(chǔ)，因此在進(jìn)行求解時(shí)可以列出相應(yīng)的運(yùn)算矩陣，加快求解速度。如圖2所示，在求平面電路的電流和電壓時(shí)，應(yīng)該先依靠MATLAB軟件構(gòu)建模型，列出網(wǎng)孔電流的方程：

在列出網(wǎng)孔電流的方程之后，可以對(duì)方程組進(jìn)行整理，并將成立之后的方程組轉(zhuǎn)成成矩陣的形式。轉(zhuǎn)成成矩陣形式后，可以應(yīng)用MATLAB對(duì)平面電路的電流電壓進(jìn)行求解：

經(jīng)過MATLAB程序求解，最終的運(yùn)行結(jié)果如下：Ux=0.4000V

結(jié)論：綜上所述，MATLAB軟件具有突出的運(yùn)算優(yōu)勢(shì)，將MATLAB應(yīng)用在電路分析中，可以提高電流、電壓的計(jì)算效率。電路分析難度較大，MATLAB可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)運(yùn)算方式的不足。從這個(gè)角度來(lái)看，必須發(fā)揮MATLAB的實(shí)用價(jià)值，擴(kuò)大MATLAB的應(yīng)用范圍。

[1]夏振平,王儉,付保川,肖金球.Matlab在“電路分析”教學(xué)中的應(yīng)用方法及其效果研究[J].考試周刊,2014(79)：156-158.

[2]趙富寧,王艷紅.Matlab/Simulink在電路分析中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代 ,2014(04)：21-23.

[3]張亞琴,趙宏音,吳建軍,陳嵐峰.MATLAB在電路分析中的應(yīng)用研究[J].沈陽(yáng)師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,27(01)：59-62.