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初中物理交流电桥讲解:平衡条件、测量原理及调节方法

2026-02-18 15:25:59信息公告0

实验二十九 交流电桥的设计和应用Wai物理好资源网(原物理ok网)

一种比较法测量仪器,是交流电桥,其在电测技术里占据重要位置,它主要用以做交流等效电阻及其时间常数的测量,用以做电容及其介质损耗的测量,用以做自感及其线圈品质因数的测量,用以做互感等电参数的精密测量,还能够用于非电量变换成为相应电量参数的精密测量。Wai物理好资源网(原物理ok网)

桥电路中,交流电桥跟直流电桥二者在基本结构方面是相似的,并且其电桥平衡的基本原理也一样。可是,桥臂电阻变为复数,检流计支路的不平衡电压同样成了复数,如此一来,交流电桥的调节方法复杂起来,平衡过程也复杂起来。正因如此,交流电桥电路变化多样,得到广泛应用且不断发展。直流电桥用于测量直流电阻,交流电桥则用于测量交流阻抗。Wai物理好资源网(原物理ok网)

各式各样的交流电桥,因测量任务存在差异,有着各不相同的形式,然而,只要把握了它的基本原理以及测量方法,对于各类形式的交流电桥而言,就比较容易去掌握。本实验借助几种常用的交流电桥电路,来测量电感、电容等参数,借此加深对交流电桥平衡原理的了解,学习并掌握调节交流电桥平衡的方法。Wai物理好资源网(原物理ok网)

【实验目的】Wai物理好资源网(原物理ok网)

(1)掌握交流电桥的平衡条件和测量原理Wai物理好资源网(原物理ok网)

(2)掌握交流电桥平衡的调节方法。Wai物理好资源网(原物理ok网)

(3)学会使用交流电桥测量电感、电容等元件参数。Wai物理好资源网(原物理ok网)

【实验原理】Wai物理好资源网(原物理ok网)

一、交流电桥的平衡条件Wai物理好资源网(原物理ok网)

图5 - 9呈现的是交流电桥的原理线路,它跟直流单电桥原理相类似,在交流电桥里,四个桥臂一般是由像电阻、电感、电容这类交流电路元件构成,电桥的电源通常为正弦交流电源,交流平衡指示仪采用的是高灵敏度的电子放大式指零仪,有充足的灵敏度交流电动机 初中物理,指示器指零时,电桥达成平衡。Wai物理好资源网(原物理ok网)

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图 5-9 交流电桥原理Wai物理好资源网(原物理ok网)

我们于正弦稳态这种状况之下,对交流电桥的基本原理展开讨论,对于交流电桥而言,其存在四个桥臂。Wai物理好资源网(原物理ok网)

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正处于加载状态之中,此为复阻抗,它能够是电阻,电容,电感或者是它们相互组合而成的,在电桥的其中一条对角线cd之上接入交流平衡指示仪,另外一条对角线ab之上接入交流电源。Wai物理好资源网(原物理ok网)

在调节电桥参数之际,致使交流指零仪里面不存在电流通过之时(也就是I0等于0的情况),cd两点的电位呈现出一样的状态,并且I1等于I2、I3等于I4,此时电桥达到平衡的状态,在这个时候会有。Wai物理好资源网(原物理ok网)

加载中...  (5-38)Wai物理好资源网(原物理ok网)

那个式子便是交流电桥的平衡条件,它所表明的是,在交流电桥达成平衡的状况下,相对桥臂的阻抗的乘积是相等的。Wai物理好资源网(原物理ok网)

鉴于阻抗属于复数范畴,每一个阻抗均是由两个参数予以确定的,采用复指数形式对阻抗进行表示,也就是。Wai物理好资源网(原物理ok网)

进行加载之中,在此情况里,Z是作为幅模存在的,而φ是当作幅角存在的。把阻抗复指数形式代入到式(5 - 38)之中,进而得到。Wai物理好资源网(原物理ok网)

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欲使此等式两端的复数相等,必须使其幅模和辐角分别相等,即Wai物理好资源网(原物理ok网)

加载中...  (5-39)Wai物理好资源网(原物理ok网)

就上面而言,那是平衡条件的另外一种呈现形式,由此能够看出,交流电桥要实现平衡,必定得满足两个条件,其一为,相对桥臂之上的阻抗幅模的乘积是相等的;其二为,相对桥臂之上的阻抗幅角之和是相等的。Wai物理好资源网(原物理ok网)

由式(5-39)可以得出如下两点重要结论。Wai物理好资源网(原物理ok网)

1.交流电桥必须按照一定的方式配置桥臂阻抗Wai物理好资源网(原物理ok网)

要是采用任意不同性质的四个阻抗去构成一个电桥,不一定就能够调节至平衡,所以必须依据电桥的两个平衡条件,对电桥各元件的性质进行适当的配合。Wai物理好资源网(原物理ok网)

交流电桥有很多,为让电桥结构不复杂且调节便利,常常把交流电桥里的两个桥体臂设计成纯电阻形式。Wai物理好资源网(原物理ok网)

按照式(5-39)给出的平衡条件能够知晓,要是相邻的两臂接入的是纯电阻,那么另外相邻的两臂也势必要接入具备相同性质的阻抗。比如说,要是被测对象。Wai物理好资源网(原物理ok网)

加载中...在第一桥臂中,两相邻臂Wai物理好资源网(原物理ok网)

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如果加载中...(图 5 - 9)呈现为纯电阻这种情况,也就是φ2等于φ3等于0,那么从式(5 - 39)能够得出:φ4等于φx,要是被测对象。Wai物理好资源网(原物理ok网)

加载中...是电容,则它相邻桥臂Wai物理好资源网(原物理ok网)

加载中...也必须是电容;若Wai物理好资源网(原物理ok网)

加载中...是电感,则Wai物理好资源网(原物理ok网)

加载中...也必须是电感。Wai物理好资源网(原物理ok网)

假设相对桥臂接入的是纯电阻,那么另外相对的两桥臂必然得是异性阻抗。比如说相对桥臂。Wai物理好资源网(原物理ok网)

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要是处于加载之中,并且属于纯电阻这种情况,也就是φ2等于φ4等于0,如此一来,依据式(5-39)能够知道:φ3等于负的φx;要是被测量的对象。Wai物理好资源网(原物理ok网)

加载中...为电容,则它的相对桥臂Wai物理好资源网(原物理ok网)

加载中...必须是电感,而如果Wai物理好资源网(原物理ok网)

加载中...是电感,则Wai物理好资源网(原物理ok网)

加载中...必须是电容。Wai物理好资源网(原物理ok网)

2.交流电桥平衡必须反复调节两个桥臂的参数Wai物理好资源网(原物理ok网)

在交流电桥里,为达成上头说的那两个条件,就得去调节两个桥臂的相关参数,如此才可让电桥全然实现平衡,并且常常得对这两个参数展开反复地调节交流电动机 初中物理,因而交流电桥的平衡调节比直流电桥的调节要更困难一点。Wai物理好资源网(原物理ok网)

二、交流电桥的常见形式Wai物理好资源网(原物理ok网)

1.电容电桥Wai物理好资源网(原物理ok网)

被测电容有着等效电路,实际的电容器可不是理想元件,它存在介质损耗起步网校,因此通过电容器C的电流跟它两端电压的相位差并非90°,而是比90°小五δ角,δ就被称作介质损耗角,具损耗的电容能用两种形式的等效电路来表示,一种是理想电容与一个电阻相串联的等效电路,如图5-10(a)所示,另一种是理想电容和-个电阻相并联的等效电路,如图5-11(a)所示。实际电容器的等效电容,由等效电路里的理想电容来体现,实际电容器的发热损耗,靠串联(或者并联)的等效电阻予以表示。Wai物理好资源网(原物理ok网)

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图 5-10 有损耗电容器的串联等效电路图及矢量图Wai物理好资源网(原物理ok网)

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图 5-11 有损耗电容器的并联等效电路及矢量图Wai物理好资源网(原物理ok网)

图5 - 10(b)画出了相应电压的相量图,图5 - 11(b)画出了相应电流的相量图。必须予以注意,等效串联电路里的C和R,与等效并联电路中的C'、R『并不等同。在一般情形下,当电容器介质损耗不大时,应当存在C≈C',R≤R『的关系。所以,要是用R或R『来表示实际电容器的损耗,还得阐明它是针对哪一种等效电路而言。所以呢,出于表示便捷妥当的缘由,一般利用电容器的损耗角δ的正切tanδ去展现其介质损耗特性,并且用符号D予以表示,通常将它称作损耗因数,在等效串联电路当中。Wai物理好资源网(原物理ok网)

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