交流电桥原理.ppt

3.课后思考题及扩展问题 ﹡为什么在交流电桥中至少需要两个可调参数？根据什么原则选择这两个参数？两个可调参数确定后，应如何调节才能使电桥趋于平衡？ ﹡测电感的麦克斯韦电桥中， 和 组成的臂为什么采用并联形式？若改为串联形式，电桥哪些方面性能将受影响？电桥是否还能达到平衡？推出串联形式下待测电感的大小 及损耗电阻 的表达式。 背景介绍 实验原理 实验仪器 实验内容 设计案例 注意事项： 接线时注意交流信号源不能短路，否则会烧毁信号源。 接线路时信号源及毫伏表关闭，开关断开，毫伏表 量程置最大。线路接好并检查后方可打开信号源及 毫伏表，开始实验时闭合开关。 实验过程中毫伏表量程由大到小调节。实验调节过 程中若出现毫伏表指针突然打到满偏，调大量程，以 保护毫伏表不受损害。 交流电桥是非常基本的电路，在实际中有着广泛应 用。以下是有关交流电桥应用案例的一些文献和资料， 供参考。 黄学东、杨文明等. 利用RL交流电桥测量磁性材料的 居里温度. 物理实验. 2005,25(3). 林书栋. 谈谈交流电桥及其应用. 基本电路理论课程 论文. 2006～2007第一学期. 该文章介绍了如何用交流电桥消除电话中的”侧音”现象. 武丽艳、郑文君等.交流频率对交流电桥法测定电解质溶液电导率的影响.实验技术与管理.2006,23(12). 经典和现代实用交流电桥. 武汉大学物理实验中心电磁学实验室. 张冰 开篇设问 1.预备问题 ﹡交流电桥和直流电桥在电路结构上有何异同?它们分别有什么实际应用? ﹡交流电桥的平衡条件是什么?与直流电桥的平衡条件有何区别? ﹡电阻、电容及电感的复阻抗分别如何表示? ﹡要使交流电桥最终能调平衡,应如何配置四个桥臂上的阻抗元件? 2.学生容易出错的问题 ﹡实验过程中按电路图正确接好电路,发现无论怎么调节 和 ，作为示零器的晶体管毫伏表都无任何反应，出现该问题的原因可能是什么？ ﹡如何有效准确地调节电桥平衡？ ﹡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，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。 ﹡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，用途十分广泛。 ﹡几种常用的交流电桥： ⑴测电容的电桥 串联比较电容电桥 适合测量损耗小的电容 并联比较电容电桥 适合测量损耗大的电容 ～ A D C B mV ～ A D C B mV ⑵测电感的电桥 麦克斯韦电桥 适合测量低Q值的电感 海氏电桥 适合测量高Q值的电感 mV A B C D ～ A B C D mV ～ 1.交流电桥及其平衡条件 G A D C B ～ 右图是交流电桥的原理图，结构与直流电桥相似，只是四臂上不一定都是电阻，而可能是其他阻抗元件或它们的组合。此外检验电桥是否平衡的示零器可用检流计，也可用晶体管毫伏表或耳机。电路的电源用正弦交流电源。 四臂的复阻抗分别是 。 调节电桥达平衡时通过交流平衡指示器G的电流为0， 此时B，D两点等势。 ， 电桥平衡时有 或 (1) 这就是交流电桥平衡时四臂阻抗必须满足的平衡条件。它和直流电桥的平衡条件在形式上完全相同，但式⑴是一个复数等式，且两种电桥平衡条件的物理意义完全不同。 四臂复阻抗可表示为： ,其中 为模， 为幅 角。则有 （2） 式⑵可写成两个实数等式： ⑶ 由此可见，方程⑴和方程组⑶都是交流电桥的平衡条件。 式⑶表明交流电桥有两个平衡条件，只有当两个平衡条件同时满足时，电桥才能达到平衡 。 （阻抗条件式） （相角条件式） 由于每个交流电桥实际上有两个平衡条件，电桥中需要有两个可调的参量，实验时需要对这两个参量反复调节，当电桥调到完全平衡时，可测得这两个未知参量。 2.实际电容和电感的等效电路 纯电感：电压超前电流 , 。 纯电阻：电压电流同相， 。 纯电容：电压滞后电流 , . 由交流电知识有： 考虑电容、电感和电阻的相角，以及交流电桥平衡时必须满足的相位关系， 必须合理搭