实验二十三交流电桥

实验二十三 交流电桥 【实验目的】 ●用交流电桥测定电容和电感 ●了解交流电桥平衡原理，掌握其调节平衡的方法。 【实验器材】 音频信号发生器，电阻箱，十进制标准电容箱，晶体管毫伏表，QS18A 型万能电桥，待测电容，电感，开关，导线等。 【实验原理】 交流电桥不仅具有直流电桥结构简单、精密、通用的特点，而且较直流电桥运用更广泛。不仅可以测量电阻，还可以测量电容、电感、互感、介质损耗和频率等。 交流电桥的电路如图23——1，形式与惠斯通电桥相同， 区别在于交流电桥使用交流电源（如音频信号发生器）， 平衡指示器用交流检流器（如交流毫伏表、耳机、示波 器等），四个桥臂中不仅有电阻、还有电容、电感或他们 的组合。因此交流电桥的平衡条件不仅受桥臂元件数值 的影响，同时还受相角关系的影响。 1. ●交流电桥的平衡条件●如图23——1 所示，432,,,ZZZZ为四个桥臂的复阻抗。类似惠斯通电桥，当交流 电桥平衡时，没有电流通过平衡指示器，即 B、D 两点在任何时刻电位却相等，其平衡方程为3241ZZZZ  或 4231ZZZZ 即交流电桥平衡时，相对臂复阻抗的乘积相等。 若采用指数形式表示复阻抗 iiiiezZ 其中 Zi称为复阻抗1Z 的“模”，i 称为复阻抗 Zi的“幅角”，则（23——2）式可变为： )(42)(314231ejejzzzz 上式两边相等意味着方程式等号两边的模和幅角分别相等，即： 4231zzzz 4231 可见，交流电桥平衡时不仅相对臂阻抗模的乘积相等，而且阻抗幅角之和也要相等，两个条件缺一不可。因此任意配置桥臂元件，不一定能使电桥达到平衡。利用（23——4）式，可以帮组我们正确地确定桥臂阻抗特性。例如桥路两相邻臂32,ZZ为纯电阻，则有032 ， 要满足（23——4）式又必须41 ,即另相邻臂41,ZZ又必须同时为电容性或电感性阻抗，电桥才能平衡。同理，若桥路两相对臂42,ZZ为纯电阻，则要求另一相对臂一为电容性阻抗，一为电感性阻抗，否则电桥不可能达到平衡。 交流电桥的桥臂阻抗特性变化繁多，根据不同测量目的的交流电桥有各种不同的形式，多达数十种。本实验仅介绍两种常用的交流电桥线路。 .●2 串联电阻式电容电桥 这是一种最简单的测量电容的电桥。由于实际电容器的介质并不是理想介质，总要损耗电路中的能量（即有介质损耗），电容器两端的电压 U 和流过电容器的电流I之间的相位差不再是 2,而是比 2小一个 角（ 为损...