1、交流电桥交流电桥如何测量电容、如何测量电容、电感的大小及电感的大小及其损耗？其损耗？实验目的o了解交流电桥平衡的原理，领会比较法了解交流电桥平衡的原理，领会比较法测量物理量的物理思想。测量物理量的物理思想。o用交流电桥测量电感和电容及其损耗；用交流电桥测量电感和电容及其损耗；掌握调节交流电桥平衡的方法。掌握调节交流电桥平衡的方法。实验原理 1.电桥电桥电学量的比较法测量方法电学量的比较法测量方法用于高阻值电阻测量的用于高阻值电阻测量的直流单臂电桥。直流单臂电桥。当检流计示数为零时，可以得到当检流计示数为零时，可以得到或或例：例：实验原理2.电学量比较测量法的推广电学量比较测量法的推广电桥的分类
2、电桥的分类 根据测量对象的不同，以及测量精度要求的不同，电桥可根据测量对象的不同，以及测量精度要求的不同，电桥可以分为以下几类：以分为以下几类：直流电桥直流电桥 交流电桥交流电桥 单臂电桥：高电阻测量单臂电桥：高电阻测量（1108）双臂电桥：低电阻测量（双臂电桥：低电阻测量（10-41）电容电桥电容电桥 西林电桥西林电桥 电感电桥电感电桥 麦克斯韦电桥麦克斯韦电桥电容测量电容测量 电感测量电感测量 实验原理3.交流电桥的平衡条件交流电桥的平衡条件 对于交流情况，电学量一般用复数形式表示，采用复数形对于交流情况，电学量一般用复数形式表示，采用复数形式后，其平衡条件与直流情况有相同的形式式后，其平
3、衡条件与直流情况有相同的形式实验原理14.电容容抗及损耗的测量电容容抗及损耗的测量 与直流情况不同，对于交流情况，电容对交流电的阻碍与直流情况不同，对于交流情况，电容对交流电的阻碍作用需要用两个参数来确定，可以用复数来表示作用需要用两个参数来确定，可以用复数来表示实验原理14.电容容抗及损耗的测量电容容抗及损耗的测量 并联形式并联形式实验原理14.电容容抗及损耗的测量电容容抗及损耗的测量 串联形式串联形式 与并联形与并联形式对比式对比 当当实验原理14.电容容抗及损耗的测量电容容抗及损耗的测量 由于由于R2的存在，导致实际电容与理想电容之间的存在，导致实际电容与理想电容之间存在差异，这种差异体
4、现为损耗存在差异，这种差异体现为损耗电容的损耗电容的损耗实验原理4.1.电容电桥电容电桥 Z1为待测电容，为待测电容，Z2取取为为纯电阻与纯电容的串联，纯电阻与纯电容的串联，Z3和和Z4取为两个纯电阻取为两个纯电阻实验原理4.2.西林电桥西林电桥 Z1为待测电容，为待测电容，Z2取取为纯为纯电阻，电阻，Z3取为纯电阻与纯电取为纯电阻与纯电容的并联容的并联，Z4取取为纯电容为纯电容 实验中，如果取实验中，如果取R2=R3，则，则C4=Cx即可即可以实现电容的精确测量以实现电容的精确测量实验原理5.电感及其品质因数的测量电感及其品质因数的测量 在实际电感在实际电感线圈中存在线圈中存在“导导线的电阻
5、线的电阻”，“分布电容分布电容”，“电感电感”实际电感可实际电感可以等效为一以等效为一个个L，R，C串并联电路串并联电路实验原理5.电感及其品质因数的测量电感及其品质因数的测量 电感对电流的阻碍作用称之为感抗，在低频情况下电感对电流的阻碍作用称之为感抗，在低频情况下电感本身的分布电容可以忽略，其复数表达式为电感本身的分布电容可以忽略，其复数表达式为 R越小，线圈越接近纯电感，实际电感与理想电感的越小，线圈越接近纯电感，实际电感与理想电感的接近程度可以用品质因数接近程度可以用品质因数Q来定量描述来定量描述Q越大，电感越理想越大，电感越理想实验原理5.1.电感电桥电感电桥 与电容电桥类似，仅仅是将
6、电容换成了电感与电容电桥类似，仅仅是将电容换成了电感实验原理5.2.麦克斯韦电桥麦克斯韦电桥 Z1为待测电感，为待测电感，Z2取取为纯电阻，为纯电阻，Z3取为纯电阻与纯电容的并联取为纯电阻与纯电容的并联，Z4取取为纯电阻为纯电阻实验仪器晶体管万用表（灵敏交流电流表）晶体管万用表（灵敏交流电流表）标准可变电容箱标准可变电容箱待测电容和待测电感待测电容和待测电感电阻箱电阻箱信号发生器信号发生器交流电源交流电源导线，开关导线，开关实验仪器信号发生器信号发生器交流电源交流电源频率示数窗频率示数窗频率细调旋钮频率细调旋钮波段选择按钮波段选择按钮输出电压示数输出电压示数输出电压大小输出电压大小调节旋钮调节
7、旋钮实验仪器标准可变电容箱标准可变电容箱量程控制旋钮量程控制旋钮0.1 F量程控制旋钮量程控制旋钮0.01 F量程控制旋钮量程控制旋钮0.001 F量程控制旋钮量程控制旋钮0.0001 F电容测量要求精确电容测量要求精确到到4位有效数字位有效数字实验内容o分别自组分别自组“电容电桥和电容电桥和“西林电桥西林电桥,测量测量待测电容的电容量待测电容的电容量CX、损耗电阻、损耗电阻RX及损耗及损耗因数因数tan,交流电源频率取为交流电源频率取为1KHz。R3和和R4多取几组数值。多取几组数值。o分析分析R3和和R4取何值时，有利于提高测量准确取何值时，有利于提高测量准确度？度？o自组自组“麦克斯韦电
8、桥，分别测量待测电感麦克斯韦电桥，分别测量待测电感线圈的电感量线圈的电感量CX、损耗电阻、损耗电阻RX及品质因数及品质因数Q，交流电源频率取为，交流电源频率取为1KHz。实验数据记录与处理实验数据记录与处理电桥开场调节时应使交流电源的输出电压尽电桥开场调节时应使交流电源的输出电压尽量小一些，防止器件烧毁。量小一些，防止器件烧毁。严格按照平衡条件设置电阻箱的阻值。严格按照平衡条件设置电阻箱的阻值。尽可能调节电桥平衡，使毫伏表示数尽可能尽可能调节电桥平衡，使毫伏表示数尽可能小。小。先粗调，摸索出调节平衡的方法后，再进展先粗调，摸索出调节平衡的方法后，再进展细调节。细调节。每次调节，都要先断开电源开关，以防通过每次调节，都要先断开电源开关，以防通过检流计的电流过大。检流计的电流过大。实验注意事项
