实验1用万能电桥测量电容、电感、介电常数的频率特性

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1、RxD经整理，并分别使实数与虚数部分相等得：3十RbxCn实验1用万能电桥测量电容、电感、介电常数的频率特性—、基本教学要求1.了解电桥平衡的原理，掌握调节平衡的方法。2.用万能电桥测电阻、电感、电容及其损耗；3.测量介电常数的频率特性。二、实验原理当电桥平衡时，必须是相对两个桥臂的乘积相等。如果四桥臂均为电阻，在平衡电桥时只要调节桥臂的一个参数就可使电桥平衡。如果在电桥二个桥臂接入电抗元件，电源需用交流信号，称为交流电桥，调节平衡要复杂些。交流电桥冇电容电桥（即维恩电桥）和电感电桥（即麦克斯维电桥）。电容电桥如图2-21-2所示，

2、Zx=Rx+j,乙人=&,Zb=Rb,Zn=Rn+j根据电桥平衡条件：ZxxZB=ZAxZN,EP：—），N（心+宀）5="（心+4coCxcdC图2・21・2电容电桥g2-21-3R损耗：Dx=tan

3、平衡条件为:（心+凤）（RRLx=RAR8CNfRx二弋旦Kn损耗：Qx=眷二必“心Kx三、实验内容1.用万能电桥测量电容及其损耗；2•改变频率，测量介电常数的频率特性；3.用万能电桥测量电感及其损耗。四、测量数据及数据处理直接测量。五、训练的基本方法与技能电桥的应用；平衡点的寻找。六、教学重点及难点重点：电桥的调节，电容电感的测量。难点：损耗的测量。七、思考题及参考答案1.万能电桥与直流单臂电桥相比，有哪些不同？捉示：万能电桥的四个桥臂町以是电容、电感、电阻及其它们的组合，用以测量电阻、电容、电感及其损耗。若桥臂都是电阻，则用交、

4、直流电源都可调节平衡，若电源选用直流即为直流单臂电桥，只能用来测量电阻。平衡条件不同：力能电桥平衡时实部和焜部同时满足平衡条件，而单臂电桥无虚部，只满足实部平衡即可。2.试用矢量图来分析交流电桥的平衡调节过程。参考文献:张鹏飞,相量法在交流电桥实验中的应用,大学物理,2010,29（10）：51-54.3.为什么交流电桥调节平衡时.检测器晶体管电压表测得值不为零？检测器指示值满足什么条件•电桥才算真疋平衡？捉示：实验中因测量仪器电阻箱、导线等均未屛蔽，检测器所测的电压一般包括电桥不平衡电压和电路感应信号电压。当电桥达到平衡时，仍然存

5、在一个本底感应信号。此信号电压约imv至若干亳伏，因此检测器电压指示并不为零。感应信号电压的人小与周围电磁场干扰信号強弱密切相关.也与电桥桥柠阻抗人小有关.当调节交流电桥到检测器指示仅约1-zmv时.继续反复调节已无法再使检测器示值变小，这时电桥可能已经平衡，交流电压表测得的仅是感应干扰信号。1.为什么交流电桥测量电容、电感时工作频率一般采用低频1000HZ?捉示：我国交流电桥检定规程规定：量程为105；—1叩；10亠0.111；102-109的交流电桥在1K1IZ下测定。这是因为交流电桥的测暈对象为交流元件，如电容、电感或交流电阻

6、，这些元件的主要参量往往与使用频率有关。例如电感的损耗电阻与工作频率密切相关。频率变高时，损耗电阻明显増加。此外.电感在测量或使川时，若频率较高.则不能忽略分布电容的影响.电容的介质损耗也与频率有关.所以.测量交流元件一般采用低频.这样在相同的低频频率下测得的元件参数才能进行比校和鉴别.。交流电桥采用耳机作检测器时，人耳对ioo0HZ灵敏度较高。2.测量磁性材料介质电感时应注意哪些问题？提示：测量电感的方法有多种.如伏女法、RLC谐振法、交流电桥法.川不同方法测量磁介质电感时.应同时测最该磁介质电感线圈通过的电流.因为不同的工作电流

7、下磁介质的磁导率不相同.当然电感量也不相同.儿种不同方法测同一磁介质的电感，测得的数值就不一样.因此.测量磁介质电感时，测屋结果中应注明丄作频率和工作电流.这样.测量结果才有意义.八、评分标准1、实验预习报告山20%实验原理应包括力能电桥的测量原理，损耗的概念。实验步骤能较详细的介绍实际的测量过程。2、课堂表现占40%按时上课10分（迟到扣10分）；实验过程认真，不应付，爱护仪器，测量数据正确20分；实验结束后实验台整齐10分。3、实验报告占40%测量值、数据处理及单位止确；有误差分析；冋答思考题。