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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 N , ~ , :~3 , ~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，G 、d 两点等电位，由此得到交流电桥的平衡条件： 乙 Z 3 = Z 2Z 4

（28.1）

利用交流电桥测量未知阻抗 Z X （ Z r X =Z I ）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，Z X 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 ,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.

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；

—Θ

图 28— 1

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

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（欧姆损耗和介质损耗），或者说它们的有功功率不等于零， 定义元

件的品质因素Q 和损耗因子如下

式中P 有功，P 无功分别是元件的无功功率和有功功率，由功率三角形

（如图28-2）易得

Q=X r , tg 、=r %

(28.3)

Q =^L r , tg "'=√2r （28.4）

对高损耗电容则采用并联式等效电路，其损耗因子是

tg - 1 -

冋5）

式中?，是交流电的圆频率.

下面介绍几种实际的交流电桥电路

（1） 串联电容比较电桥（测低损耗电容）

如图28-4所示，G 为标准电容（损耗可忽略）R 2、R 3、R 4为无感电阻，平衡条件为

1 1

（R^ -J-—）R β =（R^j^）R 2

（28.6）

■ L C

1

tg;.

P

无功

P

有功

(28.2)

式中X 是元件的电抗，r 是元件的有功电阻, 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， tg 越大，损耗越大.Q （或tg:）常由实验来测 疋.

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。一■ 般用Q

（或tg 「.） 值统一表示元件

的损耗特性.

图 28-3

实际中，对电感和低损耗电容采串联式等效电路，电感

Q 值和电容损耗因子tg 、：分别是

图 28-2

损耗因子

tg=? ,R χC χ = R 4C 4

(28.8)

取G 、R 4为可调参数，固定

R 2、R i ,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,C 4是为标准电容，

当K 置于B 处，平衡条件为 R 2

ιx2

L X =」L 4

RX=TR 4+r) R 3 '

R 3

品质因数两种情况分别为：

(28.14)

令实部，虚部分别相等得

峠 C 4

,

RX

=

R 4

R R 2

(28.7)

R 3和R ?为无感电阻，平衡条件是

R 2, R 4C 4

(28.9)

I Il I C h _尺2 rL?J

---- Θ --

U

图 28-4

上述两种电桥都具有如下特点： 不存在磁场耦合，干扰较小.

(3) 电感电桥

如图28-6所示的是利用已知电感测定未知电感的电桥，

图 是两组电容作比较,

—I 盘 尽

—? - -

U

28-5

直观方便；二是两组电容间基本

L 4、R 4为已知标准电感的二个 分量，R 2、R 3和r 均为无感电阻，当开关

(R X - Γ ?L χ^(r ■ r L 4)R 2

比较实部，虚部得

K 置于A 处，电桥平衡时有: (28.11)

Lx 二轨,RX =学

R r) R 3

R 3

(28.12)

R 2 (28.13)

R 2

损耗因子

tg 、

.

(28.10)

HH

R X=

R4

C X

C 4 ,

R

2

□

Q =

X

，Q= LX (R X ■ R)

实测时，若RXV F4 ,贝U K置于B;反之则置于A,由于L4采用固定标准电感，故选F3(R2)和r为可调参数，反复细心调节能使电桥趋于平衡，此电桥的缺点是

涡流效应对测量结果的精度影响较大.

-- ?

U

图28-6

(4) 麦克斯韦一一维恩电桥

均是无感电阻，电桥的平衡条件为

LX=R 2R4C3, R X=RR√R3品质因素Q= ω

Lx∕Rx= ωR3G

取F3、C4为可调参数，固定R2、F4,能使桥路较快达到平衡, 而F3又

不能很大，故不适于测量Q值很高的电感?在麦克斯韦——维恩电桥

中，电容和电感间基本没有电磁干扰，容易提高测量的精度，比电感比较型电桥有明显的优越性.

4 .交流电桥平衡的调节

根据交流电桥的基本原理，各桥臂的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，并不是两参量同时调整，而是先调其中一个，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(或某一无法再小的值)?因此，交流电桥的平衡是逐次逼近的?为了调整方便、迅速?并保证结果有足够的精度，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C X(或LX)的作为主可调参数，反映元件

损耗Q(或tg δX)的作为次可调参数.

(2) 根据待测元件的粗测值(或估计值)，将各臂参量预置于某一数值?作为主可调的标

准件，应按其精度等级可能提供的最多有效数字的位数来选择可用的盘数. 然后，在最大读

数盘置一合适值，作为次可调的元件在第一次调整中，其作用可以忽略.若此可调元件所在

桥臂联接方式是串联，可置零值；若是并联，则可置最大值.对于二固定参数，可根据C X(或LX)的测定公式，由被测量的粗测值和主调参数的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和次可调参数，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，在电桥趋于平衡的过程中，逐渐提高电压，减小指示器量程，直至可调

参数的改变不能使指示器示数减小为止?但提高电压注意各桥臂的额定功率.

(4) 当电桥处在平衡态时，若要测某直接量的灵敏度误差，可改变该量的大小，直到指示器有可分辨的示值，则此改变量即是所测的误差?交流电桥也能用“高位定低位”的方法检定桥路是否达到平衡，这是很实用的测量技巧.交流电桥的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的方法来减小或消除.

LX和L4间的互感作用及

U 图

28-7

这是一个利用已知电容来测定电感的电桥，线路如图28-7 , C3 是标准电容，R＞、R i、F4

(28.15)

(28.16)

由于电桥测得的Q值正比于R,—Wt------------- CJ C电

1 ．用自组串联电容比较电桥测定一个未知电容（约1μF）的电容量Cx 和直接量的误差，按误差传递计算Δ CX和RX及损耗因子tg δX.

2 .用自组麦克斯韦一维恩电桥测定一个未知电感（约10mH,100Ω）的电感量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IKHz输出电压范围取1?4V对CX与LX测量

精度的具体要求由实验室给出.

五、注意事项

1 .本实验使用的仪器, 多具有金属屏蔽壳和接地端, 连接电路时要注意接地端的连接, 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,减小平衡指示器的量程.注意仪表过载.

六、思考与回答

1 .交流电桥平衡的条件是什么?

2 .实际电容、电感与理论电容、电感有何区别?衡量电感线圈的品质是什么?如何定义?

3. 比较惠斯通电桥与交流电桥操作过程中的异同,调节交流电桥的平衡有何体会?

4. 在交流电桥中,有的将标准电容与电阻箱串联进行调节,也有的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的取值大小各有何特点？（可结合具体线路思考）

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

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

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

实验十八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，，，通常是复阻抗(可以是电阻、电容、电感或它们的组合)，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，由此得到交流电桥的平衡条件： = (28.1) 利用交流电桥测量未知阻抗 (=)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，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，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

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

讨论交流电桥测电容的误差计算方法.

讨论交流电桥测电容的误差计算方法 1引言 交流电桥主要用来精确测量电容器的电容、线圈的电感、电容和电朴的损耗及品质同本。交流电桥需采用交流电源(s)，频率应选用被测元件的工作频率，示零器(G)采用交流电流(交流电压)指示仪表;另外，桥臂中各元件可以是电阻、标准电感、标准电容、或比C组合回路等。电路组合相对比较复杂。因此影响测量结果的因素较多，但对测量结果的误差分析一直缺少一个标准模式。因此探讨被测物理量的不确定度的评价方法很有必要。我们这里以交流电桥测量电容为例，给出测量结果的不确定度的评价方法。试图完善该题目的教学内容。2实验原理及不确定度的评价方法 2.1实验原理及测量数据 我们选择自搭式电容比较电桥作为测试电路，如图:，若AB臂上接待测电容，容抗可表示成几，斗的形式;取。D臂、DA臂分别为:，、:‘及一”一「’一一”-一“’”一’一”-一一，’joJC:’“‘一”一”一门’一门 “~“‘”、‘”~R:为纯电阻;采用ZX38灯11型交/直流电阻箱:根据交流电桥平衡时需满足复数相等的条件[’j，所以Bc臂也需选出电容，这样AB臂、Bc 臂选十进制电容箱:而且取DH2172型交流毫伏表作示零器。此电桥平衡时，有凡+条件可以得到:蔽二R‘r。11，~~~~，_一二节产l凡+丁二二.!。很活及弧柏誉的Jt3‘尹J勺ZJ‘、.声、..产，几，‘声.、了.、;二会c2尺二会RZ 时==R:C.==R:CZ。(3)实验中，为了使电桥平衡，给R，、R.一定的数值，通过分别重复调节仇和双2的数值，使交流毫伏表指示的数值不能再小为止。并在平衡的羞础上，改变C:一定数值读出指针偏转的格数(在100ov档读取)，计算出相对灵敏度，侧t和计算结果部分数据如下表:农1.侧一电容实脸傲据次效R，R.qC.C:1以洲洲)1.拟X】0.1以刀l仪沁0。。(格)+0.6+11+0.2+0.2+0.2州洲】l丹(格)+0.5+l。l+0一2+0.2+0.246.75+0.伪1l伪1田0-10以幻l以洲，0.l侧X幻l加0.+0。旧l93.517.4.862116卜35.+0.加l+0.0以，1平均值:旧匀0.佣匆一0.加l佣匆0.佣匆0.col创打00.以打O一0‘仍l加料0.仪翔4一0.加l仪泊日0.以刀吕·0.侧Xll0.仪抖22.2不确定度的评价根据此实验装置和误差理论[2]，我们认为被测量C的不确定度主要来源于(1)电阻箱的误差，(2)电容箱的误差，(3)电桥灵敏度的误差，(4)多次测t的差异。电阻箱、电容箱引人的不确定度:根据误差传递理论，因为众的侧量满足(l)式，所以有:·。‘;卜〔‘装一‘R】，，2·‘装一‘R4，，2·‘绘一‘“2，，2，“‘)其中Ua(R)按所用电阻箱R:、R3、R4的标准，l以泊0档为0.1级，1姗档为。.01级100档为0.2级，对表中第一组测量数据，其准确度:Ua(左，)二Ua(凡)==0.1%x一00。八厅二0.5770。电容箱的精度为:0.01档是0.65，0.001档为2，C的准确度不超过:u:(C)二0.08x0.65%+0.005x2肠==0.加伪2产F需要指出电容的准确度主要取决了第一位电容数字的准确性。这样由(4)式可得到:认(C)==0.0031产F电桥灵敏度引人的不确定度:本实验中用相对灵敏

交流电桥测电容和电感.docx

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 N , ~ , :~3 , ~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，G 、d 两点等电位，由此得到交流电桥的平衡条件： 乙 Z 3 = Z 2Z 4 （28.1） 利用交流电桥测量未知阻抗 Z X （ Z r X =Z I ）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，Z X 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 ,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. 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； —Θ 图 28— 1

交流电桥的原理和设计

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 φ1 ·Z 3e j φ3 =Z 2e j φ2 ·Z 4e j φ4 即 Z 1·Z 3 e j(φ1+φ3) =Z 2·Z 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(

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 14132423 Z 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。为此将（4）式中的各量以指数形式表示，则有 11442233 exp exp exp exp Z j Z j Z j Z j ????= （5） 式中i Z 为i Z 的模，i ?则为对应复阻抗i Z 的幅角。由上式可得出 1324Z Z Z Z = （6） 1324????+=+ （7） 可见（4）式实际上包括了两个平衡条件，一是复阻抗模的平衡，一是复阻抗幅角的平衡。只有这两个平衡条件同时被满足，交流电桥才能达到平衡。因此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。 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。由平衡条件可知，如果相邻两臂接入纯电阻，则另外相邻两臂也必须接入相同性质的阻抗。如果相对桥臂接入纯电阻，则另外相对两桥臂必须为异性阻抗。 二、测量实际电容和实际电感的电桥 实际上电容器的介质并不是理想的介质，在电路中总要消耗一定的能量。因此，如前所述，实际电容器在电路中可以等效成一个理想电容C 和一个损耗电阻r c 的串联，同样，实际电感器总是存在电阻，在低频情况下，可以将它等效成一个理想电感L 和一个电阻r L 的串联。见图2。 图2 对于实际电容来说，因为损耗电阻的存在，使得当正弦交流电流通过它时，加在电容两端的电压与通过其上的电流之间的位相差不是π/2，而是(π/2 – δ) 。且损耗电阻越大，δ 越大，故称δ为实际电容的损耗角。通常用损耗角的正切来描述实际电容器的质量，称其为损

交流电桥 大学物理实验

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。 113

东南大学 交流电桥 实验报告

交流电桥 交流电桥与直流电桥相似，也是由四个桥臂组成，但组成桥臂的元件不单是电阻，还可包括电容、电感、互感以及它们的组合。由于交流电桥的桥臂特性变化繁多，比直流电桥有更多的功能，因而使用得更广泛。它不仅可用于测量电阻、电感、电容、磁性材料的磁导率、电容的介质损耗等，还可利用交流电桥平衡条件与频率的相关性来测量频率，它是测量仪器中常用的基本仪器之一。 本实验要求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。 1.实验原理 交流电桥与直流电桥相似，如果把惠斯通电桥的四个桥臂改为电抗元件（电阻、电感、电容和它们的组合），把直流电源和检流计改为交流电源和交流平衡指示器（如交流毫伏表、耳机等），就可以组成交流电桥。 1. 交流电桥及其平衡条件 图1为交流电桥原理图。其中1Z 、2Z 、3 Z 、4Z 是各桥臂复阻抗。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 两点电位相等，则有 ?????==4 2312 211Z I Z I Z I Z I （1） 可得 4 321 Z Z Z Z = （2） 复阻抗都包含有实部和虚部，可用?j Ze Z = 的形式表示。因此式（2）可表示成 ) (4 3) (2 14321????--= j j e Z Z e Z Z （3） “i Z ”和“i ?”分别为复阻抗i Z 的“模”和“幅角”。式（3）相等必须是式（3）两边 的“模”和“幅角”分别相等，即 4 32 1Z Z Z Z = （4） 4 3 2 1 ????-=- （5） 图1 交流电桥的原理图

实验6 交流电桥实验

实验6 交流电桥实验 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I0=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

交流电桥-实验报告

University of Science and Technology of China 96 Jinzhai Road, Hefei Anhui 230026,The People ’s Republic of China 交流电桥 李方勇 PB05210284 0510 第29组2号（周五下午） 2006.11.15 实验题目 交流电桥 实验目的 掌握交流电桥的组成原理和交流电桥测电感、电容的方法。 实验仪器 音频信号发生器、交流电阻箱4个、电容箱、待测电容和电感、平衡指示器 实验原理 一， 交流桥路及电桥 平衡条件 ： 4321 Z Z Z Z = 即 ()()43214 321φφφφ--=i i e Z Z e Z Z 实部相等 43 21Z Z Z Z = 虚部相等 4321φφφφ-=-

其中模和辐角分别表示为 """"i i Z φ。 二，测电感Lx 各臂阻抗 ()1112233'4/1s X X X Z R j C R Z R Z R Z R R j L R j L ????=+? =??=??=++=+? 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。 电感的Q 值 x x L Q R ?= 三， 测电容Cx 各臂阻抗 ??? ? ???????+=+ ===s s X X C j R Z C j R Z R Z R Z ??11432211 平衡时 S X S X R R R R C R R C 21 12 = = (wrong)