1.检验的值对于电桥灵敏度的影响。(E=3.0v;为检流计指针偏转1分度时,的读数)
结论:
2.检验当时,的值对于电桥灵敏度的影响。
(为检流计指针偏转1分度时,的读数)
说明:1.的值为上面实验电桥灵敏度最大时的测量结果;
2.的值取1/50、1/20、1/10、1、2、5;
结论:
3.检验电源电压对电桥灵敏度的影响。(为检流计指针偏转1分度时,的读数)
=___________,=___________,=___________。
结论:
实验:交流电桥 实验时间:
【实验概述】
交流电桥是测量电感,电容中精度最高的测量仪器,也是实验室中常用的测量仪器。
【实验目的及要求】
1. 学习用交流电桥测量电容,电感及其损耗的方法。
2. 了解交流电桥的平衡原理,掌握调节平衡的方法。
【仪器及用具】
TFG2000系列DDS函数信号发生器(做交流电源用),JK—08型交流检流计,数字万用表,电阻箱,标准电容器,可调标准电感,待测电容及待测电感。
【实验原理】
1. 交流电桥的平衡条件
交流电桥的电路形式与直流电桥相同,并且都是采用比较法进行测量。其电路如图14-1所示。交流电桥的交流信号为Us;指零器G采用高灵敏度的交流毫伏表或交流检流计等;桥臂中各元件不都是电阻,它们也可以是电容、电感或R L C的组合回路等。
由于交流电桥中含有电感,电容等元件。因此,电桥的平衡条件为VB=VD,即两个交流电压相等的条件不只是电压幅度相同,还要相位相同,根据平衡条件:
(14.1)
图(14.1)
若把复阻抗用指数形式表示,则(14.1)式可写成:
上式成立须满足:
(14.2)
(14.3)
(14.2)式和(14.3)式即为交流电桥平衡条件。
图(14.2)为测量电容的一种电路。图中
图(14.2)
为标准电容的损耗电阻,其值很小,可以忽略不计,由平衡条件得:
根据复数相等原理
图(14.3)为测量电感的一种电路。图中
图(14.3)
根据平衡条件得出:
化简后得到:
为标准电感的损耗电阻。
2、调节交流电桥平衡应注意如下几个问题:
⑴ 事先设法知道待测元件的大概数值,根据平衡公式选定调节参量的数值,务使电桥从开始起就不至于远离平衡。
⑵ 用电桥测量时,往往总是分粗测和精测两步完成。粗测的目的是知道待测元件数值的大致范围,精测的目的是选择合适的元件和数值,确保各量的精度,从而保证最终结果的准确度。
⑶ 分步调,反复调,在每一步中抓住主要问题。例如测电容时,由于一般电容器的损耗电阻Rc都比较小(标准电容的损耗电阻几乎为零)所以一开始R2可取零,这时虽然Rc的表达式得不到满足,但是偏离也不大,而Cx的表达式尽可能得到满足,当指示器中的示数已达到一个极小值,再调节R2使指示器的示数又一次达到极小值。如此反复调下去,使电桥一步步更接近平衡,直到指示器的示数无法再小为止。电桥就达到了平衡。测电感时调节平衡步骤原则上与上相同。
【实验内容】
1.自组电容比较桥(电路图如14.2)测量待测电容及其,标准电容箱的损耗电阻忽略不计。(要求三种情况进行测量;取 时, 分别为1000 和100 两种情况进行测量。)
2、用自搭西林电桥,取合适的两种情况进行测量。)
3.自组电感比较桥(电路图如14.3)测定待测线圈的电感及其并测定其损耗电阻(需测所用标准电感的损耗电阻)。
4、用麦克斯韦电桥,测定待测线圈的值要求尽可能高的测量精密度,写出实验操作步骤和有关数据
【实验过程】
【数据处理】
数据处理及结果
讨论
大体来说,用交流电桥测量电感和电容是比较准确的。测量时,一定要先根据公式估算相应的物理量,不然盲目调整会浪费大量时间。在估算值的基础上,根据耳机音量大小,从高位开始调整。若某调整某一位时,往两边调声音都增大,便可认为这一位的调整结束,可进行下一位调整了。此外,再调整时,由于相互之间影响较大,并且长期将耳机放在耳边容易造成幻听现象,为提高准确性,建议听一会休息一会。
在选取不变量时,也要注意选取的多样性。比如第二步时,最好不要象本实验那样比例全部选取1:1,应该变换比例,以提高准确性。
1、利用书上的图测量的相关公式是什么?此电路在调平衡时是否方便?为什么?
答:图1中:
调节不方便,因为无法由公式估计一些待调量,使调节十分麻烦。
图2中,
调节不方便,引入了交流电压角频率后,无法测量。
3、Q值的物理意义是什么?
答:Q值是电感的品质因数,它是电感在电路中储存的能量与它损耗的能量的比值。
电感的损耗电阻越小,其品质因数Q就越大,表明该电感效率越高。
指导老师评语及成绩
评语:
成绩: 指导老师签名:
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