交流电桥 实验报告.doc

实验报告 实验二十七 交流电桥
一、目的要求
1、学会使用交流电桥测量电容和电感及其损耗；
2、了解交流桥路的特点和调节平衡的方法。
二、仪器用具
函数信号发生器，ZX96型电阻箱3个，RX7-0A型十进式电容箱，Gx3/2型十进式电感箱，待测电容，待测电感，数字多用电表，开关，导线若干。
ZX96型直流电阻箱参数
档位
×10kΩ
×1kΩ
×100Ω
×10Ω
×1Ω
×
精度
±%
±%
±%
±%
±%
±2%
Gx3/2型电感箱参数
精度：2%
自感/mH
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
直流电阻/Ω










RX7-0A型电容箱参数
档位
×
×
×
×
精度
±%
±%
±2%
±5%
三、实验原理
1、交流电桥及其平衡条件
Z1、Z2、Z3、Z4、分别为4个桥臂的复阻抗。使电桥达到平衡时，有：
交流电桥平衡时，除了阻抗大小满足比例关系式外，阻抗的相角还要满足一定关系，这是它和直流电桥的主要差别。
为了配置简单，很多交流电桥常用纯电阻作为其中的两个臂。由相位关系，如果纯电阻作为相邻的两个臂，则其他两个臂必须都是电感性的或都是电容性的阻抗。如果相对两个臂是纯电阻，则其他两个臂必须一个是电感性的，另一个是电容性的阻抗。
2、测量实际电容的电桥
实际电容的介质不是理想的介质，在电路中要损耗一部分能量，故其等效电路可看做是一个纯电容Cx和损耗电阻RC的串联或并联。实验中是看成二者串联。
电路的损耗为：
测量电路如图，电桥平衡时：
反复调节C0和R0的数值，直到交流电桥示零器示数达到最小。为了提高精度，使得R1和R2相等，此时Cx和C0也相等。该电桥适合测量损耗小的电容。
3、测量电感的电桥：麦克斯韦—维恩电桥
这是一种测量电感最常用的电桥，电路如图所示：
电桥平衡时：
平衡时，被测线圈的Q值为：
4、交流电桥的收敛性
要使交流电桥达到平衡，至少需要选择两个调节参量，经反复调节，使电桥逐步趋于平衡。但是，不是任选两个参量调节都能使电桥达到平衡；而选择的调节参量不同，使电桥趋于平衡的快慢也不一样。用电桥收敛性来表示能否通过调节使电桥逐步达到平衡，而收敛性的好坏则反映电桥达到平衡的快慢。
麦克斯韦桥平衡时：
将交流毫伏表的内阻近似为正无穷，可得：
令：
下面分析调节各个参量A或B矢端变化的轨迹，参见下图：
由图b可见，如果选择L0和R0为调节参量，只需调节R0使B到g1点，再调节L0，B与A重合，电桥达到平衡。或先调节L0到g2点，再调R0，同样只经过两次调节，电桥就达到平衡。
在实验中，R0用六钮电阻箱，可认为数值是连续变化的，而L0用一钮十进式电感箱，不是连续可调，所以测电感时只能将L0放在与Lx接近的数值后，反复调节R0和R2，使电桥调节达到平衡。从平衡条件式中也能看出，两个平衡条件中都含