用交流电桥测电阻、电容、电感

1、1用交流电桥测电容、电感和电容耗损。2、了解电桥的平衡原理，掌握调节交流电 方法交流电桥与直流电桥相似，由四个桥臂组 成,但组成桥臂的元件包括电阻、电容、电感 及其组合。交流电桥除可测量元件参量外，还 可用于测量电容器介质损耗.两线圈的互感及 扁号系数.磁性材料导磁率及饱和特性、信号 频率和液体星电等。在交流电桥中，用交流电源（低频信号发 生器）和交流零示仪（如交流毫伏表）分别代 替惠斯通电桥中的直流电源和检流计J般交 流电桥的四个桥臂中不仅有电阻，而且还有电 容，电感等元貳它们的歳調歸泰豐 史Z、Z2、z3> Z4分别为四个桥臂的复阻抗。过乙、Z2> Z3、乙的复有效电流值）/I

2、、/3、妇分别为通当电桥平衡时，没有 电流流过零示仪，即BD 两点的电势在任一瞬间都 相等，由欧姆定律得：得££或上式称为交流电桥的平衡条件，它相当于下 列两式Z二 Z?乙 Z?01 -04 =02 -03-式中H Z2>Z3 >Z4为阻抗有效值处02、03、04 为初相位。显余，支湍蹄乎衡时，除了阻抗大 小成比例外，还必须满足相位条件，这是它与直 流电桥的不同之处。卄Rc实际电容器的两极板间所充介质并不是理想介质，而存在“漏电”现象，在电路中要消耗一定的能量。因此，实际电容器相当于两极板间并联有一只很大的电阻。如图b所示，则电容器的复阻抗cZc=Rc1(1 +

3、 jcdCRqjoc1 + a)CRc )2 o(图b)一当Rc >> 时，coC 1 1二：二 f7r>c7?cSb M上式表明，实际电容器也等于理想电容与一个阻值为心二心d 的电阻串联，当心->8时， 电容器成为理想电容器。一般情况为一个较大的阻值，所以正弦交流电通过时,电容器两端电 占和通过的电流之间的相位角V、是守，而是扌-b这里称°为电容器的损耗角，它是衡 彎际电容器与理想电容器的差别的一个重 要参数。为方便起见，一般用tancr来表示 电容器的损耗。*tan cr = 1 = rca>CcoCRc - °1|O一（图 C ）电感是由

4、导电线绕制而成的，因此它具有 导线电阻，由导线的相对位置决定的分布电容 以及由绕线线圈本身决定的电感量，它等效于 一个LRC的串联电路，如曲d所小：C11RlL =1|WArJ电感工作在低频范围内，C的旁路作用可忽略，此时实际电感的复阻抗可表示为Z厶=7?厶 + jcoL当©TO实际电感可视为理想电感。电感的质量用品质因数Q来描述。coT.如图e所示为测量电容的电桥电路，待测电容C接在AB臂，Rx为待测电容器对应的串联损耗电阻，C?为栋准电容，其串联损耗电阻可以不考虑，R 2为标准电阻箱。B当电桥平衡时，根据式可得Rx +一jcoCx R3求得：cx=c2r4RX =R2 /<

5、3tan er = coRxCx = R2C2a)如图f所示为电感电桥，把待测电感接在AB 臂，厶2、笃分别是标准电感的电感量和损耗电 阻，则由式可得（图f）Rx + j ®Lx=生凡g)L2 尸二 R21 ； 叫良R求得：厶X二亍厶2 Rx 品质因数 Q = -x -R六、实验内容1、用电容电桥测待测* 丨 1 口 t Rx2、用电感电桥测量待测线圈Lx及其损耗电 阻Rx。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的数值，使电桥从开始 就不至于远离平衡状态。2. 电桥幵始调节时应使交流电桥输出电压值幅 度小一些，示零仪的量程取大些。固定其屮 一个参量，调节另一

6、个使示零仪指示的数值 送至小值，而后再固定另-个参量，调节 另外参薑使示零仪达到最小血反复调节， 在此基础上再增加电源的输出电压幅度，减 小示零仪的量程，直到最后结果满足一定的 精度为止。3.边分析，边调节。注意抓住主要矛盾。如用 电容电桥测电容G,时，由于一般电容的损 耗电阻较小，所以一开始可取r2=o ,_这时虽不满足电桥平衡，但偏离不大。再重 点调节人3，RaC的值。当示零仪电流达到 个极小值时，再重点调节直至电桥 平衡。一一一1. 在使用电容电桥测量时，应注意人3,人4的阻值以 几百欧姆为宜，阻值太小，电桥调节过粗，会降 低电桥的灵敏度。2在连线时，标准电容应屏蔽外壳。3由于用电桥测量的精确度较高，当电桥接近平衡 时，应注意尽量减小外界的接触分布屯容的影 响;-"一4.注意毫伏表的接地线不能与信号发生器的接地线 座插座出连通,以免改变原电路的连接方式，造 成无法测电容，电感等。一、分析与思考1. 为什么电容器的损耗角越大，表示其质量越差？