交流电桥 (28)

交流电桥 (28)
交流电桥 (28)

实验题目:交流电桥

实验目的:掌握交流电桥的组成原理和用交流电桥测量电感和电容的方法。

实验原理:把惠斯通电桥的四个臂改为电抗元件,把直流电源和检流计改为交流电源和交

流平衡指示器,就组成交流电桥。 1、交流电桥及其平衡条件

其中在4

321,,,Z Z Z Z 是各桥臂的复阻抗,在A 、B 两端之间加入交流信号源,C 、D 两端之间接入交流零指示器(或交流平衡器),当电桥达到平

衡时,C 、D 两点点位相等,则有2211Z I Z I 4231Z I Z I

(1) 可得 43

2

1Z Z Z Z

(2) 即 43214

321 i i e Z Z e Z Z (3) 实部相等

4

321Z Z Z Z (4) 虚部相等 4321 (5) 2、元器件的等效电路

在交流电压作用下,往往桥臂所用元件存在能量损耗——相当于纯电阻能耗。 电阻在交流电作用下,往往具有电感和分布电容,电感元件也存在一定的导线电阻和分布电容,实际电感可等效为一个理想电感L 和一个纯电阻L R 的串联组合。

电容中一般含有电容率为 的介质。因而,电路中有一小部分电能在介质中损耗变成热能,可用等效C R 表示损耗。因此,通过电容器的支流电压和电流的相位差就不再是

2

。 3、测量电感

各臂阻抗 X

X X s L j R L j R R Z R Z R Z R C j R Z '43

3221111/

平衡时

13232/R R R R R R C R R L X s

X

其中Rx 为Lx 的损耗电阻,是由于涡流作用以热量形式发散出去,恰似在电感上串联一个Rx 等效电阻。 求出损耗电阻'

R R R X 。电感的Q 值

X

R L

Q

4、测量电容

各臂阻抗

s s X X

C j R Z C j R Z R Z R Z 11

432211

平衡时

S

X S X R R R R C R R C 2

11

2

5、平衡调节

(1)事先设法知道待测元件的大概数值。根据平衡公式选定调节参数数值。 (2)分布反复调解。

实验器材:音频信号发生器、交流电阻箱四个、电容箱、待测电容、待测电感、耳机。 实验桌号:10号

实验内容:1,根据测Lx 原理图搭建交流电桥

2,测x L 、R 、x R 及x L 、x R 、Q 值

3,根据测Cx 原理图搭建交流电桥 4,测x C 、x R 及x C 、x R 、 tan 值

实验数据:

Hz f 1500

测电感:

测电容:

123R 1/Ω400600800R 2/Ω400600800C s /μF 0.660.650.65R s /Ω

0.5

0.5

0.5

数据分析:

测电感:

根据公式:s X C R R L 32 和132/R R R R R R X 得:

1

2

3

L x /H 0.01280.01260.0128R/Ω59.2660.0064.00R x /Ω

9.26

10.00

14.00

平均值:H L L L L x x x x 0127.03

3

21

标准差:423

1

1015.11

3)(

x xi i L L

平均值:

09.613

3

21R R R R

标准差:55.21

3)(23

1

R R i i

平均值:

09.113

3

21x x x x R R R R

标准差:55.21

3)(23

1

x xi i R R

根据X R L

Q

可求出:

79.1009

.110127

.015002

X

R L

Q

测电容: 根据公式S X C R R C 12

和S X R R R

R 2

1 得: 1

23C x /μF 0.660.650.65R x /Ω

0.5

0.6

0.6

平均值:F C C C C x x x x 653.03

3

21

标准差:006.01

3)(23

1

x xi i C C

平均值:

567.03

3

21x x x x R R R R 。

标准差:058.01

3)(23

1

x xi i R R

3610490.3567.010653.015002tan CR

总结:(1)由于本实验是利用耳机听不到声音来作为电桥平衡的条件,因人的听力及耳机的

质量有差别。所以存在很大的误差。测电感时调节1R ,当1R 为几千时,调百位声音就没什么变换,当1R 为一万时,调几千就没有变化。

(2)测电容时,调节s R 声音也是变化不大,基本在10 范围内几乎都是没变化的,

这就造成了误差。

(3)还有就是做实验时,输出信号十分不稳定,周围几个人会同时出现声音时响时

轻的情况,这也给实验带来了误差。但在一定实验误差范围内,可以认为实验结果是符合要求的。

思考题:

1、

利用图2.2.4-7、图2.2.4-8求出x L 及x R 的有关公式,此电路在调平衡时是否方便?为什么?

答:(1)图2.2.4-7

s

x X L j R Z R L j R Z R Z R Z 4332

21

1

得出:)()(321R L j R R L j R R x x s ,实部与虚部分别相等得:

平衡时

22

312

1R R R R R R L R R L x s X

(2)图2.2.4-8

x

L j R Z R

Z R

Z C j R Z 43

32

21

11

1 得出:321

1))(1

(R R L j R C j R x x

,实部与虚部分别相等得: 平衡时

1

1

22121212

32121212132 C R C R R R R C R C R R L x X (3)①由L x 的公式可知,L x 只由变量R 2决定,因此容易调平衡。

②由海氏电桥的品质因素1

11

C R Q

可以看出:Q 越小则海氏电桥要

求C 1越大,但一般标准电容不能做得太大,另外Q 值小则要求海氏电桥的标准电容的桥臂中所串的电阻R 1要大,但当电桥中某个桥臂阻抗数值很大时,将会影响电桥的灵敏度。可见海氏电桥适宜测量Q 值较大的电感元件。因此当电感元件Q 值较大时,用海氏电桥还是方便调平衡的。

2、

Q 值的物理意义是什么?

答:Q 值决定了谐振曲线的尖锐程度或谐振电路的通频带宽度。Q 值越大,谐

振电路的带宽越窄,谐振曲线越尖锐。同时,Q 值越大,电路的损耗与储

能相比就越小,即储能效率越高。因此,Q值得大小决定了电路的储能效率的大小。

交流电桥的原理和应用

交流电桥的原理和应用 交流电桥是一种比较式仪器,在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数;电容及其介质损耗;自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量,也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。 常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式,但因为它的四个臂是阻抗,所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 【交流电桥的原理】 图1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中,四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成;电桥的电源通常是正弦交流电源;交流平衡指示仪的种类很多,适用于不同频率范围。频率为200Hz 以下时可采用谐振式检流计;音频范围内可采用耳机作为平衡指示器;音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器;也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪,有足够的灵敏度。指示器指零时,电桥达到平衡。 图1 交流电桥原理 一、交流电桥的平衡条件 我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中,四个桥臂由阻抗元件组成,在电桥的一个对角线cd 上接入交流指零仪,另一对角线ab 上接入交流电源。 当调节电桥参数,使交流指零仪中无电流通过时(即I 0=0),cd 两点的电位相等,电桥达到平衡,这时有 U ac =U ad U cb =U db 即 I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3 两式相除有 3 34 4221Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时,I 0=0,由此可得 I 1=I 2,I 3=I 4 所以 Z 1Z 3=Z 2Z 4 (1) 上式就是交流电桥的平衡条件,它说明:当交流电桥达到平衡时,相对桥臂的阻抗的乘

交流电桥测电容

交流电桥测电容 一、实验目的 1.了解交流电桥的平衡原理及配置方法. 2.自组交流电桥测量电容及损耗. 3.学习使用数字电桥测量电阻、电容. 二、仪器与用具 低频信号发生器,交流毫伏表,交流电阻箱,可调标准电容箱(例如RX7-0型),待测电容,电阻,数字电桥,开关等. 实验原理 1.交流电桥平衡条件 交流电桥是对比直流电桥的结构而发展出来的,它在测量电路组成上与惠斯通电桥相似,如图28-1所示,电桥的四个臂1~Z ,2~Z ,3~Z ,4~ Z 通常是复阻抗(可以是电阻、电容、电 感或它们的组合),ab 间接交流电源E ,cd 间接交流平衡指示器D (毫伏表或示波器等). 电桥平衡时,c 、d 两点等电位,由此得到交流电桥的平衡条件: 1~Z 3~Z =2~Z 4~Z (28.1) 利用交流电桥测量未知阻抗 X Z ~ (X Z ~=1~Z )的 过程就是调节其余各臂阻抗参数使(28.1)式满足 的过程.一般来说,X Z ~包含二个未知分量,实际 上按复阻抗形式给出的平衡条件相当于两个实数 平衡条件,电桥平衡时它们应同时得到满足,这 意味着要测量X Z ~,电桥各臂阻抗参数至少要有两 个可调,而且各臂必须按电桥的两个平衡条件作 适当配置. 图28—1 2.桥臂配置和可调参数选取的基本原则 在多数交流电桥中,为了使线路结构简单和实现“分别读数”(即电桥的两个可调参数分别只与被测阻抗的一个分量有单值的函数关系),常把电桥的两个臂设计成纯电阻(统称为辅助臂),这样,除被测x Z ~ 外只剩一个臂具有复阻抗性质,此臂由标准电抗元件(标准电感或标准电容 )与一个可调电阻适当组合而成(称为比较臂),在这样的条件下,由交流电桥的平衡条件得到桥臂配置和可调参数选取的基本原则. (1)当比较臂与被测臂阻抗性质相同(指同为电感性或电容性),二者应放在相邻的桥臂位置上;反之,应放在相对的桥臂位置上. (2)若取比较臂的两个阻抗分量作可调参数,则当比较臂阻抗分量的联接方式(指串联或并联)与被测臂等效电路的联接方式一致时,二者应放在相邻的桥臂位置;反之,就放在相对的桥臂位置. (3)当缺乏可调标准电抗元件或需要采用高精度固定电抗元件作为标准量具时,则选取辅助臂和比较臂所含电阻中的两个作为可调参数使电桥趋于平衡.(此时一般不能分别读

DH4518交流电桥的原理和应用

交流电桥的原理和设计 交流电桥是一种比较式仪器,在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数;电容及其介质损耗;自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量,也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。 常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式,但因为它的四个臂是阻抗,所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 【实验目的】 1、掌握交流电桥的平衡条件和测量原理 2、设计各种实际测量用的交流电桥 3、验证交流电桥的平衡条件 【交流电桥的原理】 图1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中,四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成;电桥的电源通常是正弦交流电源;交流平衡指示仪的种类很多,适用于不同频率范围。频率为200Hz 以下时可采用谐振式检流计;音频范围内可采用耳机作为平衡指示器;音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器;也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪,有足够的灵敏度。指示器指零时,电桥达到平衡。 图 1 交流电桥原理 一、交流电桥的平衡条件 我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中,四个桥臂由阻抗元件组成,在电桥的一个对角线cd上接入交流指零仪,另一对角线ab 上接入交流电源。

当调节电桥参数,使交流指零仪中无电流通过时(即I 0=0),cd 两点的电位相等,电桥达到平衡,这时有 U ac =U ad U cb =U db 即 I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3 两式相除有 3 34 4221Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时,I 0=0,由此可得 I 1=I 2,I 3=I 4 所以Z 1Z 3=Z 2Z 4 (1) 上式就是交流电桥的平衡条件,它说明:当交流电桥达到平衡时,相对桥臂的阻抗的乘积相等。 由图1可知,若第一桥臂由被测阻抗Z x 构成,则 Z x = 3 2 Z Z Z 4 当其他桥臂的参数已知时,就可决定被测阻抗Z x 的值。 二、交流电桥平衡的分析 下面我们对电桥的平衡条件作进一步的分析。 在正弦交流情况下,桥臂阻抗可以写成复数的形式 Z=R+jX=Ze j φ 若将电桥的平衡条件用复数的指数形式表示,则可得 Z 1e j φ12Z 3e j φ3=Z 2e j φ22Z 4e j φ4 即 Z 12Z 3 e j(φ1+φ3)=Z 22Z 3 e j(φ2+φ4) 根据复数相等的条件,等式两端的幅模和幅角必须分别相等,故有 Z 1Z 3=Z 2Z 4 φ1+φ3=φ2+φ4 上面就是平衡条件的另一种表现形式,可见交流电桥的平衡必须满足两个条件:一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等;二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等。 由式(2)可以得出如下两点重要结论。 1、交流电桥必须按照一定的方式配置桥臂阻抗 如果用任意不同性质的四个阻抗组成一个电桥,不一定能够调节到平衡,因此必须把电桥各元件的性质按电桥的两个平衡条件作适当配合。 在很多交流电桥中,为了使电桥结构简单和调节方便,通常将交流电桥中的两个桥臂设计为纯电阻。 ) 2(

交流电桥实验报告

[标签:标题] 篇一:交流电桥测电容和电感 实验二十八交流电桥测电容和电感 交流电桥与直流电桥相似,也由四个桥臂组成。但交流电桥组成桥臂的元件不仅是电阻,还包括电容或电感以及互感等。由于交流电桥的桥臂特性变化繁多,因此它测量范围更广泛。交流电桥除用于精确测量交流电阻、电感、电容外,还经常用于测量材料的介电常数、电容器的介质损耗、两线圈间的互感系数和耦合系数、磁性材料的磁导率以及液体的电导率等。当电桥的平衡条件与频率有关时,可用于测量交流电频率等。交流电桥电路在自动测量和自动控制电路中也有着广泛的应用。 一、实验目的 1.了解交流电桥的平衡原理及配置方法. 2.自组交流电桥测量电感、电容及损耗. 3.学习使用数字电桥测量电阻、电感和电容. 二、仪器与用具 低频信号发生器,交流毫伏表,交流电阻箱,可调标准电容箱(例如RX7-0型),待测电容,电感线圈,电阻,数字电桥,开关等. 实验原理 1.交流电桥平衡条件 交流电桥是对比直流电桥的结构而发展出来的,它在测量电路组成上与惠斯通电桥相似,如图28-1所示,电桥的四个臂Z1,Z2,Z3,Z4通常是复阻抗(可以是电阻、电容、电 感或它们的组合),ab间接交流电源E,cd间接交流平衡指示器D(毫伏表或示波器等). 电桥平衡时,c、d两点等电位,由此得到交流电桥的平衡条件: ~~~~Z1Z3=Z2Z4 (28.1) ~~~~ 利用交流电桥测量未知阻抗ZX (ZX=Z1)的 过程就是调节其余各臂阻抗参数使(28.1)式满足 的过程.一般来说,ZX包含二个未知分量,实际 上按复阻抗形式给出的平衡条件相当于两个实数 平衡条件,电桥平衡时它们应同时得到满足,这 意味着要测量ZX,电桥各臂阻抗参数至少要有两 个可调,而且各臂必须按电桥的两个平衡条件作 适当配置.图28—1 2.桥臂配置和可调参数选取的基本原则 在多数交流电桥中,为了使线路结构简单和实现“分别读数”(即电桥的两个可调参数分别只与被测阻抗的一个分量有单值的函数关系),常把电桥的两个臂设计成纯电阻(统称为辅助臂),这样,除被测Zx外只剩一个臂具有复阻抗性质,此臂由标准电抗元件(标准电感或标准电容)与一个可调电阻适当组合而成(称为比较臂),在这样的条件下,由交流电桥的平衡条件得到桥臂配置和可调参数选取的基本原则. (1)当比较臂与被测臂阻抗性质相同(指同为电感性或电容性),二者应放在相邻的桥臂位置上;反之,应放在相对的桥臂位置上.~~~~~~ (2)若取比较臂的两个阻抗分量作可调参数,则当比较臂阻抗分量的联接方式(指串联或并联)与被测臂等效电路的联接方式一致时,二者应放在相邻的桥臂位置;反之,就放在相对的桥臂位置.

交流电桥的使用

实验二十三 DH4518交流电桥的原理和应用 交流电桥是一种比较式仪器,在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数;电容及其介质损耗;自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量,也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。 常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式,但因为它的四个臂是阻抗,所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 一、实验目的 1、掌握交流电桥的平衡条件和测量原理; 2、设计各种实际测量用的交流电桥; 3、验证交流电桥的平衡条件。 二、实验仪器 DH4518型交流电桥实验仪 三、交流电桥的原理 图1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中,四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成;电桥的电源通常是正弦交流电源;交流平衡指示仪的种类很多,适用于不同频率范围。频率为200Hz以下时可采用谐振式检流计;音频范围内可采用耳机作为平衡指示器;音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器;也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪,有足够的灵敏度。指示器指零时,电桥达到平衡。 图 1 交流电桥原理 (一)、交流电桥的平衡条件 我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中,四个桥臂由阻抗元件组成,在电桥的一个对角线cd上接入交流指零仪,另一对角线ab上接入交流电源。 当调节电桥参数,使交流指零仪中无电流通过时(即I0=0),cd两点的电位相等,电桥达到平衡,这时有 - 1 -

交流电桥 (28)

实验题目:交流电桥 实验目的:掌握交流电桥的组成原理和用交流电桥测量电感和电容的方法。 实验原理:把惠斯通电桥的四个臂改为电抗元件,把直流电源和检流计改为交流电源和交 流平衡指示器,就组成交流电桥。 1、交流电桥及其平衡条件 其中在4 321,,,Z Z Z Z 是各桥臂的复阻抗,在A 、B 两端之间加入交流信号源,C 、D 两端之间接入交流零指示器(或交流平衡器),当电桥达到平 衡时,C 、D 两点点位相等,则有2211Z I Z I 4231Z I Z I (1) 可得 43 2 1Z Z Z Z (2) 即 43214 321 i i e Z Z e Z Z (3) 实部相等 4 321Z Z Z Z (4) 虚部相等 4321 (5) 2、元器件的等效电路 在交流电压作用下,往往桥臂所用元件存在能量损耗——相当于纯电阻能耗。 电阻在交流电作用下,往往具有电感和分布电容,电感元件也存在一定的导线电阻和分布电容,实际电感可等效为一个理想电感L 和一个纯电阻L R 的串联组合。 电容中一般含有电容率为 的介质。因而,电路中有一小部分电能在介质中损耗变成热能,可用等效C R 表示损耗。因此,通过电容器的支流电压和电流的相位差就不再是 2 。 3、测量电感 各臂阻抗 X X X s L j R L j R R Z R Z R Z R C j R Z '43 3221111/

平衡时 13232/R R R R R R C R R L X s X 其中Rx 为Lx 的损耗电阻,是由于涡流作用以热量形式发散出去,恰似在电感上串联一个Rx 等效电阻。 求出损耗电阻' R R R X 。电感的Q 值 X R L Q 。 4、测量电容 各臂阻抗 s s X X C j R Z C j R Z R Z R Z 11 432211 平衡时 S X S X R R R R C R R C 2 11 2 5、平衡调节 (1)事先设法知道待测元件的大概数值。根据平衡公式选定调节参数数值。 (2)分布反复调解。 实验器材:音频信号发生器、交流电阻箱四个、电容箱、待测电容、待测电感、耳机。 实验桌号:10号 实验内容:1,根据测Lx 原理图搭建交流电桥 2,测x L 、R 、x R 及x L 、x R 、Q 值

交流电桥的原理和应用

交流电桥的原理和应用 交流电桥是一种比较式仪器,在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数;电容及其介质损耗;自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量,也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。 常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式,但因为它的四个臂是阻抗,所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 【交流电桥的原理】 图1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中,四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成;电桥的电源通常是正弦交流电源;交流平衡指示仪的种类很多,适用于不同频率范围。频率为200Hz 以下时可采用谐振式检流计;音频范围内可采用耳机作为平衡指示器;音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器;也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪,有足够的灵敏度。指示器指零时,电桥达到平衡。 图1 交流电桥原理 一、交流电桥的平衡条件 我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中,四个桥臂由阻抗元件组成,在电桥的一个对角线cd 上接入交流指零仪,另一对角线ab 上接入交流电源。 当调节电桥参数,使交流指零仪中无电流通过时(即I 0=0),cd 两点的电位相等,电桥达到平衡,这时有 U ac =U ad U cb =U db 即 I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3 两式相除有 3 34 4221Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时,I 0=0,由此可得 I 1=I 2,I 3=I 4 所以 Z 1Z 3=Z 2Z 4 (1) 上式就是交流电桥的平衡条件,它说明:当交流电桥达到平衡时,相对桥臂的阻抗的乘

交流电桥法测溶液电导率

用交流电桥法测定测Nacl溶液电导率 [实验目的] 测不同浓度下的Nacl溶液电导率 [实验原理] 电解质溶液正像金属导体一样遵循欧姆定律。因此,通过给定的溶液本体的电流i与电位差E成正比,E/i=R,式中R是溶液本体的电阻。电导L被定义为电阻的倒数。 L=1/R (1) 其单位为oh m/s。横截面积均匀物体的电导与截面积A成正比,与长度L成反比。 L=(χA)/l或χ=1/R l/A=k/R (2) 式中χ是电导率,单位为oh/m/cm。电导率是电阻率的倒数。在任意形状和大小的电导池中要测定溶液的电导率,首先要用该电导池测量一已知电导率溶液的电阻确定其电导池常数k(l/A的“有效”值)。0.02000N KCl可用来作这种校准的标准液,它在25℃下的χ等于0.002768oh/m/cm 。一旦求出了电导池常数,即可用式χ=k/R从实验测出的电阻计算电阻率。 [实验仪器及仪器介绍] UJ31型电位差计(1台) 信号发生器(1台,供给高频交流电) 精密插塞式电阻箱或十进电阻箱(1个) 十进微调电容器(1个)

25℃恒温槽(1套) 示波器(一台,检流) 恒温槽中安装电导池的支架 导线,100mL容量瓶,25mL移液管100ml或250ml烧瓶2个,125ml锥形瓶2个,储存电导水的500ml玻璃塞烧瓶。 电导水,0.02000mol·dm-3标准KCl溶液(若没有则自己配制,具体看实验步骤) 充以电导水并盖上清洁的橡皮淀帚的电导池 [实验线路] 装满离子溶液的电导池电阻,可用高频交流的惠斯通电桥加以精确测量,这种方法的电源用信号发生器,而检测器用示波器。(后附交流惠斯通电桥示意图和平衡条件的讨论)。为了清晰的观测到明确的平衡点,需要 θ1=θ2和θ3=θ4(θi是在第i臂电桥的相漂移)。

直流单臂电桥和直流双臂电桥使用方法及注意事项

直流单臂电桥和直流双臂电桥使用方法及注意事项 电桥是常用仪器,它的主要特点是灵敏度和准确度高,分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥主要用于测量电阻,根据结构不同,又可分为单臂电桥和双臂电桥两种。交流电桥主要用于测量电容、电感和阻抗等参数。万用阻抗电桥兼有直流电桥和交流电桥的功能。I×R 数字测量仪则是一种高性能的自动阻抗测量电桥。 直流单臂电桥 直流单臂电桥又称惠斯登电桥,是一种精密测量中值电阻(1Ω~1MΩ的直流平衡电桥。通常用来测量各种电机、变压器及电器的直流电阻。常用的有QJ23型携带式直流单臂电桥,图1为它的面板图。 图1 QJ23型直流单臂电桥面板图

①直流单臂面板图说明 a、比率臂转换开关共分七挡,分别是 0.001,0.01,0.1,1,10,100,1000。 b、比较臂转换开关由四组可调电阻串联而成,每组均有九个相同的电阻,分别为九个1Ω,九个10Ω,九个100Ω,九个1000Ω。调节面板上的四个读数盘,可得到0~99990范围内任意一个电阻值(其最小步进值为1Ω)。 c、被测电阻接线端钮。 d、按钮开关。B为电源开关,G为检流计支路开关。电桥不用时,应将G锁住(顺时针旋转),以免检流计受振损坏。 e、检流计机械调零旋钮。 f、外接电源接线端钮。 g、检流计短路片及内、外接端钮。当使用机内检流计时,短路片应与“外接”端连接。当使用外接检流计时,短路片应与“内接”端连接。外接检流计从“外接”端与公共端接入。 ②单臂直流电桥测量步骤 a、将检流计锁扣打开,调节机械调零旋钮,使检流计指针指向零。 b、接上被测电阻Rx,根据It阻值范围选择适当倍率,使最高倍率(×1000))示数不为零为宜。 c、测量时,先按下电源按钮“B”,再按下检流计按钮“G”, 若检流计指针偏向“+”,则应增大比较臂电阻;若指针偏向“-”,则应减小比较臂电阻。调解平衡过程中不能把检流计按钮按死,待调

交流电桥

实验十三 交流电桥 交流电桥是一种比较式仪器,在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数;电容及其介质损耗;自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量,也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。 常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单臂电桥线路具有同样的结构形式,但因为它的四个臂是阻抗,所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 [实验目的] 1. 了解交流桥路的特点和调节平衡的方法。 2. 学会使用交流电桥测量电容及其损耗。 3. 学会使用交流电桥测量电感及其Q 值。 4. 学会使用交流电桥测量电阻。 [实验仪器] DH4518型交流电桥实验仪、待测元件。 [实验原理] 图4-13-1是交流电桥的原理线路。它与直流单臂电桥原理相似。在交流电桥中,四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、 电感、电容组成;电桥的电源通常是正弦交流电源;交流平衡指示仪的种类很多,适用于不同频率范围。频率为200Hz 以下时可采用谐振式检流计;音频范围内可采用耳机作为平衡指示器;音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器;也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪,具有足够的灵敏度。指示器指零时,电桥达到平衡。 一、交流电桥的平衡条件 我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中,四个桥臂由阻抗元件组成,在电桥的一个对角线cd 上接入交流指零仪,另一对角线ab 上接入交流电源。 当调节电桥参数,使交流指零仪中无电流通过时(即I 0=0),cd 两点的电位相等,电桥达到平衡,这时有 U ac =U ad U cb =U db 即: I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3 两式相除有: 3 34 42211Z I Z I Z I Z I = 当电桥平衡时,I 0=0,由此可得: I 1=I 2, I 3=I 4 所以 Z 1Z 3=Z 2Z 4 (4-13-1) 上式就是交流电桥的平衡条件,它说明:当交流电桥达到平衡时,相对桥臂的阻抗的乘积相等。 由图4-13-1可知,若第一桥臂由被测阻抗Z x 构成,则: 43 2 Z Z Z Z x ?= 当其他桥臂的参数已知时,就可决定被测阻抗Z x 的值。 图4-13-1 交流电桥原理

交流电桥法测电解质溶液的电导

数据处理: C HAc =0.1221mol*L -1 K cell =κKCl /G KCl =103.3039m -1 α=Λm /Λm ∞ Λm ∞(HAc ,25℃)=390.71E-4 S*m 2*mol -1 Kc=α2c/(1-α)=Λm 2C/(Λm ∞(Λm ∞-Λm )) Kc=1.8061E-05 理论Kc=1.75E-5 相对误差Er=3.21% 思考题: 1. 为什么要测定电导常数? 如果电导池二极间的距离刚好为1cm3,则不必测电导池常数,但这样的电导池制作是十分困难的。测这类仪器常数,是实验通常用来从已知量测未知量的有效手段。电导常数不能通过其定义L/A 计算(精度太低),要用已知浓度和电导率的KCl 溶液,通过实验求算。 2. 弱电解质的无限稀摩尔电导率如何求得? 弱电解质溶液稀释至0.005mol*dm -3时,摩尔电导率Λm 与 C 1/2仍然不成直线关系。并且极稀得溶液中,浓度稍微改变一点,Λm 的值可能变动很大,即实验上的少许误差对外推求得Λm ∞的 值影响很大。 用实验所得数据Λm 与C 1/2关系的图,是一条曲线,Λm 与 C 1/2没有直线关系,不能用外推法求Λm ∞。弱电解质的无限稀摩 尔电导率可以用Kohlrausch 的离子独立移动定律通过强电解质 的Λm ∞求得。 实验讨论: 1. 电导受温度影响较大,温度偏高时其摩尔电导偏高,温度每 升高1度,电导平均增加1.92%,即G t =G 298K [1+0.013(t-25)]。实验中,更换溶液后电导池中的电介质变了,相应的电容也会有所变化;在每次测定时,都需要重新调节平衡。 2. 电导池常数(K cell )未测准,则导致被测物的电导率(κ)偏离文献值。溶液电导一经测定,则κ正比于K cell 。即电导池常数测值偏大,则算得的溶液的电离度、电离常数都偏大。电导水电导大,测量时相对误差也就越大。示波器对于电阻较大(如电导水)的溶液,受干扰波的影响较大,影响测定。 3. 如果电桥的电路对地没有漏电,电桥各部分之间也不漏电,并且电桥各支线间没有互感,则平衡时,对臂电抗(阻抗、容抗、感抗)复数乘积相等,由于交流电阻采用双线并绕的无感电阻箱,所以平衡条件就成为:1/(1/R 3+j ωC 3)*R2=1/(1/R x +j ωC x )*R 1 当二电阻箱电阻R 1=R 2时误差最小,可以解得Rx=R 3,Cx=C ,也就是说,精确测量时应在与电容相邻的R3上并联一个与最导池的电容相等的电容C ,达成邻臂电抗的相位角相等。 4. 测电导就是测量电阻的倒数,在测量电解质溶液的电阻时必须用一定频率的交流电,是为了使溶液不至于(趋直流)电解、极化,高频交流电则趋于短路,所用电极也必须是隋性的(光铂电极、铂黑电极),不与溶液发生化学反应。 5. 对于电阻大的溶液,宜用面积大、距离近的电导电极,即电导池常数小的,因为电阻大的溶液电导测值G 小,而G=κ/K cell ,选择K cell 小的,测读的G 值相对大,误差自然减小。镀铂黑使电极比表面积大,易吸附稀溶液电解质离子,导致溶液浓度改变大,引起测量误差增大,此时宁可用K cell 值虽比铂黑电极大但吸附较少的光铂电极。所以,铂黑电极还是在测量中等电导的溶液时使用。KCl 溶液电阻相对而言大,可用K cell 大的电极。 6. 利用阴极发射X 射线的示波管,当纵偏(Y 方向)板加可变电压u y ,横偏板加锯齿波(正比于时间)电压时,得到正弦波,只有当被观察波频率等于锯齿波频率整数倍的时候,扫描的波形才会稳定。换言之,当周期Tx=2Ty(或fy=2fx)时,得2个正弦波。 7. Kc=1.8061E-05 理论Kc=1.75E-5,实验值偏高的原因可能是通电时间较长,溶液的温度有所上升,溶液电导变大,由Kc=Λm 2C/(Λm ∞(Λm ∞-Λm ))求出的电离平衡常数偏大;或计算式中的HAc 浓度应该用活度,用浓度代替活度计算导致结果偏大等。 8. 纯水的电导率:即使在纯水中也存在着H +和OH -两种离子,水仍是一种很弱的电解质,它存在如下的电离平衡: H 2O←→H ++OH 或2H 2O←→H 3+O+OH - ,其平衡常数:K W =[H +]*[OH -]=10-14,式中K W 称为水的离子积[H +]2=[OH -]2=10-14 [H +]=[OH -]=10-7 Λm ∞(H2O)= Λm ∞(H +)+Λm ∞(OH -)=349.82+198.0=5.4782E4 S*m 2*mol -1 已知水的密度d(25℃,H 2O)=0.9970781g*cm -3 故原有假设为1的水离子浓度只能达到0.99707。 实际上是仅0.99707份额的水离解成0.99707E-7的[H +]和[OH -],那么离解后的[H +]和[OH -]电导率的总和κH2O 用下式求出: κH2O =(C M /1000)* Λm ∞(H2O)=(0.99707E-7/1000)*5.4782E4=5.4622E-6 S*m -1 ρH2O =1/κH2O =0.183M Ω*m 普通蒸馏水的电导率是1.0E-3S*m -1,重蒸馏水(蒸馏水经用KMnO4和KOH 溶液处理以除去CO2及有机杂质,然后在石英器皿中重新蒸馏1~2次)和去离子水的电导率可以小于1.0E-4S*m -1以下,理论计算纯水的电导率是5.4622E-6 S*m -1。 Λm C 1/2

交流电桥 (2)

实验名称 :交流电桥 实验目的:掌握交流电桥的组成原理和用交流电桥测电感电容的方法. 实验原理: 一,交流电桥组成与基本原理 平衡条件 : 4 3 2 1Z Z Z Z 即 43214321 i i e Z Z e Z Z 实部相等 4 3 21Z Z Z Z 虚部相等 4 321 二,交流元件 电阻0R Z R i 电流与电压相位一致 电容 容抗1C X Z i C 电流比电压超前2 电感 感抗L x Z i L 电流比电压落后2 实验一:交流电桥测电感

各臂阻抗 1111 2 2 33441/11 s s X X X Z R i C R i C R Z R Z R Z R R i L R i L & &&& 12311x s R R i L R R i C R 实部与虚部分别相等,得到平衡时 2342312314//X s X X L R R C R R R R R R R R R R R 其中Rx 为Lx 的损耗电阻,是由于涡流作用以热量形式发散出去,恰似在电感上串联一个Rx 等效电阻。电感的Q 值 X R L Q 实验二:交流电桥测电容

各臂阻抗 11223411X X s s Z R Z R Z R i C Z R i C && && 121 1 s X s X R R R R i C i C 实部与虚部分别相等,得到平衡时, 2112 ,X S X S R R C C R R R R 其中CS 为标准电容,由电容箱调节RS 为标准电阻,由电阻箱调节,Rx 为Cx 的损耗电阻,是由于涡流 作用以热量形式发散出去,恰似在电容上串联一个Rx 等效电阻。 试验记录 实验仪器及规格精度 ZX17-1交直流电阻器 0.5W RX710型十进制电容箱50V AC 参考值 13X L mH : 10L R : 0.68X C F : 0.65C R : 1500f Hz 计算公式如下: 实验一 23'231'231//2X s X L X X X X L R R C R R R R R R R R R R R L fL Q R R 计算值填入试验表格

应变片与交流电桥

实验二 应变片与交流电桥、应变片电桥的应用 一、相敏检波器、移相器实验 实验目的:了解相敏检波器的原理和工作情况。 实验准备:预习 实验仪器和设备:相敏检波器、音频振荡器、移相器、直流稳压电源、低通滤波器、F/V表、双踪示波器 实验原理:相敏检波利用参考端电压的极性不同,导致输入—输出相位发生改变的原理。 实验注意事项:由于作为电子开关的场效应管3DJ7H性能所限,相敏检波器输出有两个半波不一样的现象。 实验内容: (1)把音频振荡器的输出电压(0°输出端)接至相敏检波器的输入端4。 (1) 将直流稳压电源打到±2V档,把输出电压(正或负均可)接到相敏检渡器的参考输入端1(DC)。参考输入端也称相敏检波器的控制端,控制信号是直流时,接1,交流时 (3)把示波器的两根输入线分别接到相敏检波器的输入端和输出端,观察输入和输出波形的相位关系和幅值关系。 (4)改变参考输入端1的电压极性,观察输入输出波形的相位和幅值关系。由此可得出结论,当参考电压为正时,输入与输出 相,当参考电压为负时,输入与输出 相,此电路的放大倍数为 倍。 (5)从音频振荡器的0°输出插口输出信号再接一根线至移相器输入端,移相器的输出端与相敏检波器的参考输入端5(AC)之间连接起来。保持原相敏检波器的信号输入端与音频振荡器0°输出插口的连接。 (6)将示波器的两根输入线分别连到相敏检波器输入端和参考输入端5,调整移相器,使两个信号同相位。再将接相敏检波器参考输入端5的示波器的探头移至相敏检波器输出端,观察示波器上的两个波形。 由此得出:相敏检波器和移相器组合整形电路的作用是将输入的 波转变成

波。 (7)将相敏检波器的输出端与低通滤波器的输入端连接起来,低通滤器的输出端接至电压表的输入端(20V档)。 (8)将原接于相敏检波器输入端的那根示波器输入线接至低通滤波器的输出端。 (9)适当调整音频振荡器的幅度,仔细观察示波器的波形和电压表读数变化,然后将相敏检波器的输入端接到音频振荡器的180°输出插口,保持移相器接0°不变,观察示器波的波形和电压表数字变化。 由此可以看出:当相敏捡波器的输入与控制信号(参考输入端5信号) 相时,输出为正极性的 波形,电压表指示为 极性方向的最大值,反之则输出为 极性的 波形,电压表指示为 极性的最 值。当音频振荡器的幅值增大时,波形幅值 ,电压表读数 。所以,相敏检波器、移相器、低通滤波器组合后可用来测量交流信号的幅值。 (10)将示波器的两根输入线分别连到相敏检波器输入端和参考输入端5,改变音频振荡器的频率,发现信号间相位 ,输出波形也发生 ,此时要重新调整移相器才能使信号间相位一致。 (11)调整移相器,使F/V表输出最大,利用示波器和电压表,测出相敏检波器的输入电压峰峰值与输出直流电压的关系。(注意应置示波器探头衰减为×1,对应的通道VAR为最大)输入Vip-p (V)0.5 1 2 4 8 输出Vo(V) (11)使输入信号与参考信号的相位差改为180°,测出上述关系数据: 输入Vip-p (V)0.5 1 2 4 8 输出Vo(V) 思考题 1.当相敏检波器输入为直流时,输出波形如何?其平均值为多少? 二、金属箔式应变片——交流全桥 实验目的:了解交流供电的四臂应变片电桥的工作原理、特点及其应用。 实验准备:预习 实验仪器和设备:音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、F/V 表、测微头、砝码、示波器。 实验原理:工作原理同直流电桥,但供桥电源为交流,差放的输出值也为交流电压。 实验注意事项:旋钮初始位置是,音频振荡器2kHz左右,幅度关至最小,F/V表打到2V档,差动放大器增益旋至中位。其它还须注意的事项有: (1)本实验也可用示波器观察各环节的波形。 (2)组桥时应注意应变片的受力状态,使桥路正常工作。 (3)差动放大器必须接成差动放大状态。 (4)如果紧接着做后续的实验,则不要变动音频振荡器的幅度旋钮及差动放大器的增益旋钮。 (5)如电压表跳动较大,请适当调整差动放大器之调零电位器。 (6)做电子称应用部分实验时,砖码应尽量放在应变梁端部的正中间。 (7)做电子称应用部分实验时,在悬壁梁系统的自由端部不得有与外部相碰擦的情况。

DH4518交流电桥的原理和应用(实验指导书) 大学物理实验

当调节电桥参数,使交流指零仪中无电流通过时(即I 0=0),cd 两点的电位相等,电桥达到平衡,这时有 U ac =U ad U cb =U db 即I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3两式相除有3 344221Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时,I 0=0,由此可得 I 1=I 2,I 3=I 4 所以Z 1Z 3=Z 2Z 4(1) 上式就是交流电桥的平衡条件,它说明:当交流电桥达到平衡时,相对桥臂的阻抗的乘积相等。 由图1可知,若第一桥臂由被测阻抗Z x 构成,则 Z x =3 2Z Z Z 4当其他桥臂的参数已知时,就可决定被测阻抗Z x 的值。 二、交流电桥平衡的分析 下面我们对电桥的平衡条件作进一步的分析。 在正弦交流情况下,桥臂阻抗可以写成复数的形式 Z=R+jX=Ze jφ 若将电桥的平衡条件用复数的指数形式表示,则可得 Z 1e jφ1·Z 3e jφ3=Z 2e jφ2·Z 4e jφ4 即Z 1·Z 3e j(φ1+φ3)=Z 2·Z 3e j(φ2+φ4) 根据复数相等的条件,等式两端的幅模和幅角必须分别相等,故有Z 1Z 3=Z 2Z 4 φ1+φ3=φ2+φ4上面就是平衡条件的另一种表现形式,可见交流电桥的平衡必须满足两个条件:一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等;二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等。 由式(2)可以得出如下两点重要结论。 1、交流电桥必须按照一定的方式配置桥臂阻抗 如果用任意不同性质的四个阻抗组成一个电桥,不一定能够调节到平衡,因此必须把电桥各元件的性质按电桥的两个平衡条件作适当配合。 在很多交流电桥中,为了使电桥结构简单和调节方便,通常将交流电桥中的两个桥臂设计为纯电阻。 ) 2(

QS18交流电桥使用说明

QS18交流电桥使用说明(P142) QS18交流电桥是可以测量电阻、电容、电感等各种交流阻抗的常用仪器。因此我们又称它为“万能电桥”。交流电桥的电路结构与直流电桥相似,只是它的四臂不一定是电阻;而是阻抗元件或是它们的组合。为了正确地使用万能电桥,必须了解它的基本原理及性能。 1.交流电桥的原理 在交流电桥路中,用交流电源合交流零士器,分别代替惠斯登电桥中的直流电源和检流计。一般来说交流电桥的四个桥臂中不仅有电阻,而且有电容、电感等元件,它的线路图如图1所示,Z1,Z2,Z3,Z4分别为四个桥臂的复数阻抗。 图1 运用交流欧姆定律,考虑到平衡时,没有电流过零士器,亦即A,B两点在任一瞬时电位都相等,从中可以列出方程如下: 公式4 又 公式 解方程可得 公式5 这就是交流电桥平衡时四臂阻抗必须满足的平衡条件。它和交流电桥的平衡条件形式上完全相同,只不过它是复数形式。 如果把复数阻抗用指数形式表示,公式5可以写成 公式 这时相当于下列两个条件同时成立,即 公式6 公式7 由此可见,交流电桥平衡时,除了阻抗大小成比例外,还必须满足相位角条件,这是它和直流电桥不同之处。 2.测量实际电容的桥路 由于实际电容器的介质并不是理想的介质,在电路中要消耗一定的能量,所以实际电容器可以看作是一个理想的电容Cx和一个损耗电阻Rx所组成,在本实验中可以看作是二者串联,如图2所示 图2 为了满足相角条件,测量电路安排如图2所示,此时把 公式 代入式5,得: 公式 令等式两边的实数部分与虚数部分分别相等,得: 公式8 本实验只求电容Cx,而不考虑介质损耗,所以只要知道R2/R1的比值及Cs就可以求得Cx之值。 3.万用电桥使用步骤及注意事项 1)估计一下被测电容的大小,然后旋动量程开关放在合适的量程上,例如被测电容为 500pF左右的电容器,则量程开关应放在1000pF位置上。 2)旋动测量选择开关放在C的位置,损耗倍率开关放在D*0.01或D*1的位置上,损耗平 衡盘放在1左右的位置,损耗微调按逆时针旋到底。

综合比较直流电桥与交流电桥的异同

A B C D G R 1 R 2 R s R x E I 1 I 2 图1 直流电桥 综合比较直流电桥与交流电桥的异同 08物理一班 刘娟娟 20081041146 Liujuanjuan 摘要:通过实验了解直流电桥与交流桥路的特点和调节平衡的方法以及用直流电桥、交流电桥测电阻 的方法,了解直流电桥与交流电桥的区别 Abstract : through the experiment about DC bridge and AC bridge circuit characteristics and regulation of balance and method of DC bridge, bridge methods of measuring resistance, understanding of DC bridge and the bridge between 关键词:直流电桥、交流电桥、电阻 Key words: DC bridge, bridge, resistance 引言:直流电桥是一种用比较方法测电阻的仪器,其主要特点是测量精度高。交流电桥是一种比较式仪器,在电测技术中占有重要地位。 仪器介绍 直流电桥是一种用比较方法测电阻的仪器,其主要特点是测量精度高。和伏安法测电阻相比,电桥法将两个量(电压和电流)的测量转换成了一个量的平衡检测。平衡检测对阻值的变化很敏感,利用电桥对阻值变化敏感的特点,通过某种电阻式传感器还可以进行温度、湿度、压强等非电量的测量。 直流电桥主要分为单电桥(惠斯通电桥)和双电桥(开尔文电桥)。 单电桥用于测量1Ω-106Ω范围内的电阻值的电阻,双电桥用于测量1Ω以下的低电阻。 交流电桥是一种比较式仪器,在电测技术中占有重要地位。交流电桥主要用于测量交流等效电阻及其时间常数;电容及其介质损耗;自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量,也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。 常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单臂电桥线路具有同样的结构形式,但因为它的四个臂是阻抗,所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 图2 交流电桥原理

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实验14 交流电桥的原理和设计交流电桥是一种比较式仪器,在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数;电容及其介质损耗;自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量,也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。 常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式,但因为它的四个臂是阻抗,所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 【目的与要求】 1.掌握交流电桥的平衡条件和测量原理。 2.设计实际测量用的交流电桥。 3.验证交流电桥的平衡条件。 【交流电桥的原理】 图14-1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中,四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成;电桥的电源通常是正弦交流电源;交流平衡指示仪的种类很多,适用于不同频率范围。频率为200Hz以下时可采用谐振式检流计;音频范围内可采用耳机作为平衡指示器;音频或更高的频率时

也可采用电子指零仪器;也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪,有足够的灵敏度。指示器指零时,电桥达到平衡。 图14-1 交流电桥原理 一、交流电桥的平衡条件 我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中,四个桥臂由阻抗元件组成,在电桥的一条对角线cd 上接入交流指零仪,另一对角线ab 上接入交流电源。 当调节电桥参数,使交流指零仪中无电流通过时(即I 0=0),cd 两点的电位相等,电桥达到平衡,这时有 U ac =U ad U cb =U db 即 I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3 两式相除有 3 34 4221Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时,I 0=0,由此可得 I 1=I 2,I 3=I 4 所以 Z 1Z 3=Z 2Z 4 (14-1)

实验二十交流电桥

实验20 交流电桥 一.引言 直流电桥是精测直流电阻的仪器,本实验所研究的交流电桥则是用来测量交流电路中各种元件参数的仪器。除可测量交流电阻、电感、电容外,还可测量与电感、电容有关的其他物理量,如互感、介电常数、导磁率等。可见交流电桥在交流测量方面的用途十分广泛。 交流电桥因测量任务的不同而有各种不同的形式,但只要掌握了它的基本原理和测量方法,对于各种形式的交流电桥都比较容易掌握。本实验通过几种常用交流电桥电路来测量电感、电容等参数,以加深了解交流电桥的平衡原理、掌握调节交流电桥平衡的方法。二.目的要求 1.掌握交流电桥的平衡条件和测量原理。 2.掌握交流电桥平衡的调节方法。 3.学会使用LCR数字电桥测量电感、电容等元件参数。 三.原理 需要了解以下内容: 1.电感、电容元件的等效电路及有关参数 2.交流电桥及其平衡条件 3.常用的交流电桥电路 (1)电感电桥 (2)麦克斯韦(Maxwell)电桥 y 电桥 (3)海氏(Ha s)

(4)电容电桥 4.交流电桥平衡的调节 四.仪器用具 无感电阻箱三个(其中一个固定置放1000Ω,0.1级),标准电感一个(0.1H,0.1级),标准电容一个(0.1μF,0.2级),信号发生器一台,交流毫伏表一台,待测电感(约0.12H),待测电容(约0.1μF),LCR数字电桥。 五.实验内容 1.按本实验所述三种测量电感电桥中任选一种且自组,测量待测电感线圈的电感量L X、损耗电阻r X及品质因数Q,测量频率为1KHz。 2.测量待测电容器的电容量C X、损耗电阻r X及损耗因数tanδ,测量频率为1KHz。 3.用LCR数字电桥分别测量待测电感的电感量L X、损耗电阻r X、品质因数Q和待测电容的电容量C X、损耗电阻r X及损耗因数tanδ。 4.将数字电桥与自组桥测得的结果相比较。 六.注意事项 1.仪器用具较多,位置摆放要适当,避免因导线纵横交错而干扰指示器的正常工作。 2.接线时,各仪器的接线柱不可拧得过死;调节时,各仪器旋钮不可过力旋转,以免将它们损坏或将其内部接线扭断。 3.实验时必须做到线路连接无误和平衡调节方法正确,否则很难将电桥调平衡。七.考查题 1.实际的电感线圈、电容器和理想的电感线圈、电容器各有什么区别?

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