交流电桥测电容和电感
交流电桥测量电路的工作原理
交流电桥测量电路的工作原理交流电桥测量电路的工作原理一、引言：交流电桥测量电路的重要性和应用交流电桥是一种广泛应用的电工测量电路，它的工作原理基于电桥平衡条件，可以用于测量电阻、电感和电容等电学元件的参数。
交流电桥在电子工程、通信工程、物理学和化学等领域都有着广泛的应用，对于准确测量和分析电路中的各种参数具有重要意义。
本文将介绍交流电桥的工作原理、基本结构和使用方法，以及其在不同领域中的应用。
二、交流电桥的工作原理1. 电桥平衡条件交流电桥测量电路的基本原理是通过对电桥的平衡条件进行调节，使得电桥两侧的电势差为零，从而能够测量未知电阻、电感或电容的值。
电桥平衡条件可以表达为：R1/R2 = R3/R4其中，R1和R2是已知电阻，R3是未知电阻，R4是用于调节的电阻。
当电桥达到平衡条件时，电桥两侧的电势差为零，即可得到未知电阻R3的值。
2. 交流电桥的基本结构交流电桥一般由电源、电桥平衡的调节元件和待测元件组成。
常见的交流电桥有魏斯顿电桥和麦克斯韦电桥等。
魏斯顿电桥由四个电阻和一个电感构成，电源通过开关连接到电桥的两个相对角上，待测电阻和电感分别连接到电桥的另外两个相对角上。
电桥平衡的调节元件一般为可变电阻，通过调节可变电阻的大小，使得电桥达到平衡条件，并通过测量电桥两侧的电势差来得到待测电阻和电感的值。
3. 交流电桥的工作原理交流电桥的工作原理是基于交流信号对电桥平衡状态的影响。
当交流信号通过电桥时，根据交流信号的频率和相位差，可以使得电桥达到平衡条件。
通过测量电桥两侧的电势差和相位差的变化，可以得到待测元件的参数值。
4. 交流电桥的使用方法和注意事项使用交流电桥进行测量时，需要注意以下几点：（1）选择合适的电桥类型：根据待测元件的类型和参数范围，选择合适的交流电桥进行测量。
不同的电桥适用于不同的测量对象，例如魏斯顿电桥适用于测量电阻和电感，而麦克斯韦电桥适用于测量电容等。
（2）调节电桥平衡：通过调节电桥平衡的调节元件，使得电桥达到平衡状态。
交流电桥法测量电容的原理
交流电桥法测量电容的原理交流电桥法测量电容1. 什么是交流电桥法交流电桥法是一种常用的电路测量方法，可用于测量电阻、电容和电感等元件的参数。
本文将重点介绍交流电桥法在测量电容时的原理及使用方法。
2. 原理概述交流电桥法基于电桥平衡原理，通过调节电路中的参数，使得电路的两个节点之间的电位差为零，从而达到测量的目的。
3. 交流电桥法测量电容的原理交流电桥法测量电容的原理是利用两个电容器通过一个交流电源供电，并通过调节变阻器的阻值来使电路平衡，从而实现电容的测量。
具体步骤如下：1.将可调电阻器和两个电容器连接成电桥电路，其中一个电容器待测，另一个电容器称为标准电容器。
2.通过交流电源给电桥电路提供交流电压。
3.调节可调电阻器的阻值使得电桥平衡，即两个节点间的电位差为零。
4.记录下可调电阻器的阻值，即可得到待测电容和标准电容的比值。
5.通过已知标准电容的数值，即可计算出待测电容的数值。
4. 使用交流电桥法测量电容的注意事项在使用交流电桥法测量电容时，需要注意以下几点：•选取合适的标准电容器，其阻抗应与待测电容器的阻抗相近，避免测量误差。
•交流电源的频率应与待测电容器的特性频率匹配，以获得准确的测量结果。
•调节电桥电路中的变阻器时，应小心操作，避免对电路产生干扰。
5. 总结通过交流电桥法测量电容可以获得准确可靠的测量结果，但需要选择合适的标准电容器，并注意调节电桥电路时的操作细节。
交流电桥法作为一种基础的电路测量方法，在实际工程应用中具有重要的意义，可以满足对电容进行精确测量的需求。
希望本文对读者了解交流电桥法测量电容有所帮助，同时也希望读者能够进一步探索和应用该方法。
交流电桥实验报告
大学物理实验报告（交流电桥）一、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3 .学会使用交流电桥测量电感二、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。
Z Z ==•ZxZ 34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x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 =Ze2若将电桥的平衡条件用复数的指数形式表示，则可得Ze j q-Ze j 93=Ze j 92♦Ze j 匕当调节电桥参数，这时有 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， 即: U =U acad IZ =IZ U 二U cb （两式相除有: 44 IZ 4^~4IZ33 dbI 2Z2=I 3Z3 当电桥平衡时所以 I =0， 0 由此可得: ZZ =ZZ 1324I =I， 12I =I 34 （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 构成，则：x 频范围内可采用耳机作为平衡指示器; 频或更高的频率时也可采用 四个桥臂由阻抗元件组成，在 图4-13-1交流电桥原理Z •Ze j （*+中3）=Z •Ze j （中2+中4）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「ZZ =ZZ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。
交流电桥实验报告完整
交流电桥实验报告完整交流电桥实验报告完整引言：交流电桥是一种用于测量电阻、电感和电容的电路。
它是由德国物理学家威廉·韦伯于1843年发明的。
交流电桥实验通过比较未知电阻与已知电阻之间的电压差异来确定未知电阻的值。
本实验旨在通过交流电桥实验，了解电阻、电感和电容的基本原理，并学习使用交流电桥进行测量。
实验仪器和材料：- 交流电桥- 变压器- 电阻箱- 电感线圈- 电容器- 示波器- 电源实验步骤：1. 连接电路：首先，将交流电源接入交流电桥，将示波器连接到交流电桥的输出端，以便观察电路中的交流信号。
然后，将未知电阻与已知电阻连接在一起，形成一个电桥电路。
最后，将变压器接入电路，用于调节交流电压的大小。
2. 调节电桥平衡：通过调节已知电阻箱的阻值，使得电桥电路中的交流信号尽可能接近于零。
当电桥平衡时，表示已知电阻和未知电阻之间的电压差为零，即两者阻值相等。
3. 测量未知电阻：当电桥平衡时，记录已知电阻箱的阻值。
然后，通过调节未知电阻箱的阻值，使得电桥再次平衡。
此时，记录未知电阻箱的阻值。
通过对比已知电阻和未知电阻的阻值，可以确定未知电阻的值。
4. 测量电感和电容：将电感线圈和电容器分别连接到电桥电路中，重复步骤2和步骤3，可以测量电感和电容的值。
实验结果和分析：通过交流电桥实验，我们成功测量了未知电阻、电感和电容的值。
在实验中，我们发现调节电桥平衡时，需要小心调节已知电阻箱的阻值，以确保电桥电路中的交流信号尽可能接近于零。
这样可以提高测量的准确性。
在测量未知电阻时，我们发现通过调节未知电阻箱的阻值，使得电桥再次平衡时，可以确定未知电阻的值。
这是因为当电桥平衡时，表示已知电阻和未知电阻之间的电压差为零，即两者阻值相等。
因此，通过比较已知电阻和未知电阻的阻值，我们可以确定未知电阻的值。
类似地，通过测量电感和电容，我们可以使用交流电桥确定它们的值。
电感和电容的测量原理与电阻类似，只需将电感线圈和电容器连接到电桥电路中，然后调节电桥平衡，记录已知阻值和未知阻值，即可确定电感和电容的值。
交流电桥测电容和电阻抗
交流电桥测电容和电阻抗
交流电桥是一种常用的测量电路元件参数的工具。
它可以用来测量电容和电阻阻抗。
本文将介绍交流电桥的原理和使用方法。
原理
交流电桥基于电桥平衡原理，即在平衡状态下，桥路两侧电压相等。
通过调节电桥中的电阻和电容，可以使桥路平衡，从而测量待测电容和电阻阻抗。
使用方法
以下是使用交流电桥测量电容和电阻阻抗的步骤：
1. 将待测的电容或电阻阻抗连接到电桥的两个分支。
2. 调节电桥上的电阻，使桥路平衡。
可以通过观察电桥上的示波器或检流计来判断平衡状态。
3. 读取电桥上的电阻数值，并记录下来。
4. 改变待测电容或电阻阻抗的数值，重复步骤2和步骤3，直到测量得到一系列数值。
5. 分析测量结果，通过计算或绘图来确定待测电容或电阻阻抗的特性。
注意事项
使用交流电桥时，需要注意以下事项：
- 确保电桥的供电电源稳定，以避免影响测量结果。
- 在调节电桥电阻时，应逐步调整，以防止误操作导致损坏电桥或待测元件。
- 使用合适的测量工具进行测量，如示波器或检流计，并校准工具以确保准确性。
- 在测量过程中避免外界干扰，如电磁干扰或噪声，以提高测量的准确性。
结论
交流电桥是一种简单而有效的测量电容和电阻阻抗的工具。
通过正确的使用方法和注意事项，我们可以准确地测量和分析待测元件的参数特性。
使用交流电桥可以帮助我们更好地理解和应用电路元件。
以上是关于交流电桥测电容和电阻阻抗的简要介绍。
希望对您有所帮助！。
交流电桥测电容和电感
实验二十八 交流电桥测电容与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就是电阻,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与耦合系数、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与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、电感与电容.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就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 通常就是复阻抗(可以就是电阻、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—12.桥臂配置与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与实现“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与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,则选取辅助臂与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数).关于交流电桥可调参数选取,涉及到电桥结构,电桥平衡过程的收敛性等问题,比较复杂,更深入的讨论可见有关专著.3.测量实际电容,实际电感的桥路在介绍实际电桥之前,先分析一下实际电抗元件等效电路,实际的电容或电感在电路中往往带有一定的能量损耗(欧姆损耗与介质损耗),或者说它们的有功功率不等于零,定义元件的品质因素Q 与损耗因子如下 有功无功P P tg Q ==δ1 (28、2)式中有功P ,无功P 分别就是元件的无功功率与有功功率,由功率三角形(如图28-2)易得 r X Q = ,Xr tg =δ (28、3) 式中X 就是元件的电抗,r 就是元件的有功电阻,δ就是元件上电压与电流间位相差的余角,显然Q 值越高,损耗越小,δtg 越大,损耗越大.Q (或δtg )常由实验来测定.如图28-3所示,实际电容,电感可用两种形式的等效电路来表示,(a)为串联式;(b)为并联式.对同一元件的两种等效电路,并不相等,仅在损耗不大时才相等。
大学物理实验交流电桥测电容和电感
交流电桥测电容和电感[实验目的]1． 掌握交流电桥的平衡原理和调节平衡的方法。
2． 用自组交流电桥测量电感L 和电容C 及其损耗。
[实验仪器]电阻箱，标准电容箱，交流毫伏表，音频信号发生器，待测电感和电容。
[实验原理]电桥是一种用比较法对电学参量进行精确测量的仪器。
电桥分为直流电桥和交流电桥两类。
直流电桥是测量电阻的基本仪器之一，交流电桥是测量各种交流阻抗的基本仪器，如电容的电容量，电感的电感量等。
此外还可利用交流电桥平衡条件与频率的相关性来测量与电容、电感有关的其他物理量，如互感、磁性材料的磁导率、电容的介质损耗、介电常数和电源频率等，其测量准确度和灵敏度都很高，在电磁测量中应用极为广泛。
常用的交流电桥电路有：西林电桥、电容比较电桥、麦克斯韦（Maxwell ）电桥、海氏（Hay ’s ）电桥。
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。
如图1所示是交流电桥的原理线路。
它与直流电桥相似，也是由四个桥臂构成，但桥臂中含有交流元件。
图1图中E 为交流电源，D 为交流平衡指示器，通常可用耳机或由电子线路构成的指示器（如电子管或晶体管毫伏表，示波器等）。
交流电桥四个桥臂的阻抗通常用复阻抗表示。
AC 称电源对角线，BD 称测量对角线。
一、交流电桥的平衡条件与直流电桥平衡电路类似。
考虑到平衡时，B 、D 两点在任意瞬时电位都相等，没有电流流过平衡指示器 ，有1234,I I I I == （1）根据交流电路欧姆定律还有1144I Z I Z = （2）2233I Z I Z = （3）（2）、（3）两式相除，并考虑到（1）式，可得到14132423Z Z Z Z Z Z Z Z == 或 （4） 式（4）称为交流电桥的平衡条件方程式，可以表述为：桥路相对两臂的复阻抗乘积相等。
由（1）式可以看出，交流电桥的平衡条件在形式上和直流电桥是完全相同的，但它们的物理意义却有着很大的差别。
交流电桥实验报告
交流电桥实验报告导言：交流电桥是一种重要的电路检测仪器，用于测量电阻、电感和电容等元件的物理特性。
通过调节电桥的参数，我们可以准确地测量元件的阻抗、频率响应等参数。
本实验旨在研究交流电桥的基本原理和工作原理，并利用实验数据进行分析和讨论。
实验装置：本实验使用的交流电桥由稳流电桥和平衡电桥组成。
稳流电桥负责产生稳定的交流电压，平衡电桥则用于测量被测元件的阻抗值。
实验装置还包括电感和电容箱，用于提供被测元件的替代电路。
实验步骤：1. 首先，将稳流电桥和平衡电桥正确地连接起来，并确保所有电路接线正常。
注意避免触碰电路部件，防止触电危险。
2. 接下来，调节稳流电桥的参数，使电桥产生所需的交流电压。
可以使用示波器等仪器确认输出电压的波形和频率。
3. 将被测元件连接到平衡电桥的测试端口，并通过调节电桥的参数寻找阻抗平衡点。
此时，电桥两侧电压相等，不会流过探测电流。
4. 记录平衡点的参数，包括电桥电流、电压和被测元件的阻抗值。
5. 重复以上步骤多次，以获得更准确的实验数据。
实验结果与讨论：我们通过实验获得了多组数据，并利用这些数据展开了进一步的讨论。
首先，我们观察到在稳流电桥的输出电压不变的情况下，当被测元件的阻抗发生变化时，平衡电桥的电桥电流也随之变化。
通过这种变化，我们可以间接地获取到被测元件的阻抗信息。
其次，我们讨论了电感和电容对交流电桥实验的影响。
实验中，我们选择了不同的电感和电容值，并观察了在不同参数下的平衡电桥状态。
我们发现，当电感或电容值较大时，平衡电桥的调节参数范围更大，调节相对容易；而当电感或电容值较小时，平衡点的调节相对困难。
此外，我们还讨论了交流电桥的精确性和误差来源。
实际操作中，我们发现在寻找平衡点时存在一些难以排除的误差，例如误读仪器数据或电路中的接触问题。
这些误差会对实验结果产生一定的影响。
因此，我们需要在实验中注意操作的准确性，并尽可能减小误差。
结论：通过本次交流电桥实验，我们加深了对交流电桥的理解，并初步认识了如何正确操作该设备。
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实验二十八交流电桥测电容与电感
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得元件不仅就是电
阻,还包括电容或电感以及互感等。
由于交流电桥得桥臂特性变化繁多,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得介电常数、
电容器得介质损耗、两线圈间得互感系数与耦合系数、磁性材料得磁导率以及液体得电导率
等。
当电桥得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
与自动控制电路中也有着广泛得应用。
一、实验目得
1.了解交流电桥得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、电感与电容.
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
交流电桥就是对比直流电桥得结构而发展出来得,它在测量电路组成上与惠斯通电桥相
似,如图28-1所示,电桥得四个臂,,,通常就是复阻抗(可以就是电阻、电容、电感或它们得
组合),间接交流电源,间接交流平衡指示器(毫伏表或示波器等).
电桥平衡时,、两点等电位,由此得到交流电桥得平衡条件:
= (28、1)
利用交流电桥测量未知阻抗 (=)得过程就就是调节其余各臂阻抗参数使(28、1)式满足
得过程.一般来说,包含二个未知分量,实际上按复阻抗形式给出得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,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得两个平衡条件作适当配置. 图28—1
2.桥臂配置与可调参数选取得基本原则
在多数交流电桥中,为了使线路结构简单与实现“分别读数”(即电桥得两个可调参数分
别只与被测阻抗得一个分量有单值得函数关系),常把电桥得两个臂设计成纯电阻(统称为辅
助臂),这样,除被测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),在这样得条件下,由交流电桥得平衡条件
得到桥臂配置与可调参数选取得基本原则.
(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),二者应放在相邻得桥臂
位置上;反之,应放在相对得桥臂位置上.
(2)若取比较臂得两个阻抗分量作可调参数,则当比较臂阻抗分量得联接方式(指串联或
并联)与被测臂等效电路得联接方式一致时,二者应放在相邻得桥臂位置;反之,就放在相对
得桥臂位置.
(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
辅助臂与比较臂所含电阻中得两个作为可调参数使电桥趋于平衡.(此时一般不能分别读
数).
关于交流电桥可调参数选取,涉及到电桥结构,电桥平衡过程得收敛性等问题,比较复杂,
更深入得讨论可见有关专著.
3.测量实际电容,实际电感得桥路
在介绍实际电桥之前,先分析一下实际电抗元件等效电路,实际得电容或电感在电路中往往带有一定得能量损耗(欧姆损耗与介质损耗),或者说它们得有功功率不等于零,定义元件得品质因素与损耗因子如下
(28、2)
式中,分别就是元件得无功功率与有功功率,由功率三角形(如图28-2)易得
, (28、3)
式中就是元件得电抗,就是元件得有功电阻,就是元件上电压与电流间位相差得余角,显然值越高,损耗越小,越大,损
耗越大. (或)常由实验
来测定.
如图28-3所示,实际电
容,电感可用两种形式得
等效电路来表示,(a)为
串联式;(b)为并联式.
对同一元件得两种
等效电路,并不相等,仅
在损耗不大时才相等。
一
般用 (或)
值统一表示元件得损耗
特性. 图28-2 图28-3
实际中,对电感与低损耗电容采串联式等效电路,电感值与电容损耗因子分别就是
, (28、4)
对高损耗电容则采用并联式等效电路,其损耗因子就是
(28、5)
式中就是交流电得圆频率.
下面介绍几种实际得交流电桥电路
(1)串联电容比较电桥(测低损耗电容)
如图28-4所示,C4为标准电容(损耗可忽略)R2、R3、R4为无感电阻,平衡条件为
(28、6)
令实部,虚部分别相等得
, (28、7)
损耗因子
(28、8)
取C4、R4为可调参数,固定R2、R3,能实现“分别读数”,易于调节平衡,若用此桥测高损耗电容,要求R4很大,导致电桥灵敏度下降较多.
(2)并联比较电容电桥(测高损耗电容)
电路如图28-5,C４就是为标准电容,R2,R3与R4为无感电阻,平衡条件就是
, (28、9)
损耗因子
(28、10)
图28-4 图28-5
上述两种电桥都具有如下特点:一就是两组电容作比较,直观方便;二就是两组电容间基本不存在磁场耦合,干扰较小.
(3)电感电桥
如图28-6所示得就是利用已知电感测定未知电感得电桥,L4、R4为已知标准电感得二个分量,R2、R3与r均为无感电阻,当开关K置于A处,电桥平衡时有:
(28、11)
比较实部,虚部得
, (28、12)
当K置于B处,平衡条件为
, (28、13)
品质因数两种情况分别为:
, (28、14)
实测时,若Rx＜R4,则K置于B;反之则置于A,由于L4采用固定标准电感,故选R3(R2)与r为可调参数,反复细心调节能使电桥趋于平衡,此电桥得缺点就是Lx与L4间得互感作用及涡流效应对测量结果得精度影响较大.
图28-6 图28-7
(4)麦克斯韦——维恩电桥
这就是一个利用已知电容来测定电感得电桥,线路如图28-7,C3就是标准电容,R2、R3、R4均就是无感电阻,电桥得平衡条件为
Lx=R2R4C3,Rx=R2R4/R3 (28、15)
品质因素 Q=ωLx/Rx=ωR3C3 (28、16)
取R3、C4为可调参数,固定R2、R4,能使桥路较快达到平衡,由于电桥测得得Q值正比于R3,而R3又不能很大,故不适于测量Q值很高得电感.在麦克斯韦——维恩电桥中,电容与电感间基
本没有电磁干扰,容易提高测量得精度,比电感比较型电桥有明显得优越性.
4.交流电桥平衡得调节
根据交流电桥得基本原理,各桥臂得参量中至少要有二个可调,只有两参量同时满足平衡条件,平衡指示器D示零.在实际中,并不就是两参量同时调整,而就是先调其中一个,使指示值达到尽可能小,继而调另一个,使指示器值再次减小,经过反复调节使指示器指零(或某一无法再小得值).因此,交流电桥得平衡就是逐次逼近得.为了调整方便、迅速.并保证结果有足够得精度,常使用下列方法:
(1)根据实验条件选定可调参数,将反映被测量Cx(或Lx)得作为主可调参数,反映元件损耗Q(或tgδx)得作为次可调参数.
(2)根据待测元件得粗测值(或估计值),将各臂参量预置于某一数值.作为主可调得标准件,应按其精度等级可能提供得最多有效数字得位数来选择可用得盘数.然后,在最大读数盘置一合适值,作为次可调得元件在第一次调整中,其作用可以忽略.若此可调元件所在桥臂联接方式就是串联,可置零值;若就是并联,则可置最大值.对于二固定参数,可根据Cx(或Lx)得测定公式,由被测量得粗测值与主调参数得数量级初步确定其比值(或乘积值)后,再取合适值.
(3)分步调节主可调参数与次可调参数,反复多次.调整开始时,电源电压应较小,指示器量程应足够大,在电桥趋于平衡得过程中,逐渐提高电压,减小指示器量程,直至可调参数得改变不能使指示器示数减小为止.但提高电压注意各桥臂得额定功率.
(4)当电桥处在平衡态时,若要测某直接量得灵敏度误差,可改变该量得大小,直到指示器有可分辨得示值,则此改变量即就是所测得误差.交流电桥也能用“高位定低位”得方法检定桥路就是否达到平衡,这就是很实用得测量技巧.交流电桥得系统误差也能用交换元件位置、元件代替以及改变桥臂位置等组合测量得方法来减小或消除.
四、实验内容
1.用自组串联电容比较电桥测定一个未知电容(约1μF)得电容量Cx与直接量得误差,按误差传递计算ΔCx与Rx及损耗因子tgδx.
2.用自组麦克斯韦－维恩电桥测定一个未知电感(约10mH,100Ω)得电感量Lx、Rx,计算Q值.
3.用数字电桥重测上述电抗元件及未知电阻.
4.用自组桥测量时,电源供电频率取为1KHz,输出电压范围取1～4V对Cx与Lx测量精度得具体要求由实验室给出.
五、注意事项
1.本实验使用得仪器,多具有金属屏蔽壳与接地端,连接电路时要注意接地端得连接,使外界干扰达到最小.
2.测量时要随着桥路趋于平衡逐渐提高电源电压,减小平衡指示器得量程.注意仪表过载.
六、思考与回答
1.交流电桥平衡得条件就是什么?
2.实际电容、电感与理论电容、电感有何区别?衡量电感线圈得品质就是什么?如何定义?
3.比较惠斯通电桥与交流电桥操作过程中得异同,调节交流电桥得平衡有何体会?
4.在交流电桥中,有得将标准电容与电阻箱串联进行调节,也有得将标准电容与电阻箱并联进行调节,此并联电阻或串联电阻得取值大小各有何特点？(可结合具体线路思考)。