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交流电桥实验 能源与动力工程151班 张陆 学号：5902615015 交流电桥是测量交流元件阻抗的一种常用电桥,主要用来精确测量电器的电容量和线圈 的电感量,也用于测量频率、损耗等电参量及一些可转换为电参数的非电量。交流元件的电 参数主要有电阻、电感、电容等。 实验目的 1、了解交流桥路的特点和调节平衡的方法。 2、使用交流电桥测量电容及其损耗。 3、使用交流电桥测量电感及其品质因数。 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 ~ ~ ~ ~ Z Z Z Z 似，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)， 1 2 3 4 ab E cd D 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：c d ~ ~ ~ ~ Z Z Z Z = 1 3 2 4 ~ ~ ~ Z Z Z 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上式成立 X X 1 ~ Z 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 X ~ Z 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 X 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 ~ Z 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x 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 数)． 电桥达到平衡。 3．常用的交流电桥 (1)电容电桥 电容电桥主要用来测量电容器的电容量及损耗角，利用已知电容测量未知电容。 ① 电容器的损耗因数 等效串联电路中的C和R 与等效并联电路中的Cˊ、R ˊ是不相等的。在一般情况下， 当电容器介质损耗不大时，应当有C≈Cˊ,R≤R ˊ。所以，如果用R 或R ˊ来表示实际电容 器的损耗时，还必须说明它对于哪一种等效电路而言。因此为了表示方便起见，通常用电容 器的损耗角δ 的正切tanδ来表示它的介质损耗特性，并用符号D表示，通常称它为损耗因 数。在串联等效电路中，损耗因数表示为