交流电桥实验报告

1、实验：交流电桥实验时间:【实验概述】交流电桥是测量电感，电容中精度最高的测量仪器，也是实验室中常用的测量仪器。【实验目的及要求】1 .学习用交流电桥测量电容，电感及其损耗的方法。2 .了解交流电桥的平衡原理，掌握调节平衡的方法。【仪器及用具】TFG2000系列DDS函数信号发生器（做交流电源用），JK08型交流检流计，数字万用表,电阻箱，标准电容器，可调标准电感，待测电容及待测电感。【实验原理】1.交流电桥的平衡条件交流电桥的电路形式与直流电桥相同，并且都是采用比较法进行测量。其电路如图14-1所示。交流电桥的交流信号为Us；指零器G采用高灵敏度的交流毫伏表或交流检流计等；桥臂中各元件不都是电

2、阻，它们也可以是电容、电感或RLC的组合回路等。由于交流电桥中含有电感，电容等元件。因此，电桥的平衡条件为Vb=Vd,即两个交流电压相等的条件不只是电压幅度相同，还要相位相同，根据平衡条件：二U一 乙Z2Z4Z3图(14. 1)Z2Z4乙Z30(14.1)若把复阻抗用指数形式表示，则（14.1）式可写成:乙ej1Z4ej4Z2ej2Z3ej3上式成立须满足:Z2(14.2)(14.3)(14.2)式和(14.3)式即为交流电桥平衡条件。图（14.2）为测量电容的一种电路。图中RxjCxZ2R2Rc2jC2图(14.2)Z3Z4R3R4Rc2为标准电容C2的损耗电阻，其值很小，可以忽略不计，由平

3、衡条件得:Rx,R4(R2jCxR3根据复数相等原理RxR3R4C2R4R2R3(14.4)(14.5)图（14.3）为测量电感的一种电路。图中Z1RxjLxZ2R2RL2jL2一Z3R3一Z4R4图(14.3)根据平衡条件得出：RxjLxR4(R2RL2jL2)R3化简后得到：Lx4L2(14.6)R3-R4,Rx4(R2RL2)(14.7)R3Rl2为标准电感L2的损耗电阻。2、调节交流电桥平衡应注意如下几个问题：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量的数值，务使电桥从开始起就不至于远离平衡。用电桥测量时，往往总是分粗测和精测两步完成。粗测的目的是知道待测元件数值的大致范

4、围，精测的目的是选择合适的元件和数值，确保各量的精度，从而保证最终结果的准确度。分步调，反复调，在每一步中抓住主要问题。例如测电容时，由于一般电容器的损耗电阻Rc都比较小（标准电容的损耗电阻几乎为零）所以一开始R2可取零，这时虽然RC的表达式得不到满足，但是偏离也不大，而Cx的表达式尽可能得到满足，当指示器中的示数已达到一个极小值，再调节R2使指示器的示数又一次达到极小值。如此反复调下去，使电桥一步步更接近平衡，直到指示器的示数无法再小为止。电桥就达到了平衡。测电感时调节平衡步骤原则上与上相同。【实验内容】1. 自组电容比较桥（电路图如14.2）测量待测电容cx及其cx，标准电容箱的损耗电阻忽

5、略不计。（要求R3R410000、1000和100三种情况进行测量；取R310000时，R4分别为1000和100两种情况进行测量。）2. 用自搭西林电桥，取合适的R2?C4,测定C和Rxfi。要求Cxt四位有效数字。1000和100两种情况进行测量。）3. 自组电感比较桥（电路图如14.3）测定待测线圈的电感Lx及其Lx并测定其损耗电阻Rx（需测所用标准电感的损耗电阻RL2）。4、用麦克斯韦电桥，测定待测线圈的Lx值要求尽可能高的测量精密度，写出实验操作步骤和有关数据【实验过程】【数据处理】数据处理及结果讨论大体来说，用交流电桥测量电感和电容是比较准确的。测量时，一定要先根据公式估算相应的物

6、理量，不然盲目调整会浪费大量时间。在估算值的基础上，根据耳机音量大小，从高位开始调整。若某调整某一位时，往两边调声音都增大，便可认为这一位的调整结束，可进行下一位调整了。此外，再调整时，由于相互之间影响较大，并且长期将耳机放在耳边容易造成幻听现象，为提高准确性，建议听一会休息一会。在选取不变量时，也要注意选取的多样性。比如第二步时，最好不要象本实验那样比例全部选取1:1,应该变换比例，以提高准确性。1、利用书上的图测量的相关公式是什么？此电路在调平衡时是否方便？为什么？答：图1中:乙 RZ=R2；Z3 Rx R3 j LxZ R j LsRxRRR2RLsR2调节不方便，因为无法由公式估计一些待调量，使调节十分麻烦。图2中,j C1.Z = R3；Z3 R2；Z4 Rx j LxRx22R1 R2 R3C1R12 2c121 ; xR2R3C1R2 2 c12 1调节不方便，引入了交流电压角频率后，无法测量。3、Q值的物理