直流电桥及其应用实验报告
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用直流双臂电桥测电阻实验报告1. 实验背景大家好,今天我们来聊聊直流双臂电桥测电阻的实验。
这可是电学实验中的一大经典,俗话说“千里之行,始于足下”,掌握了这项技术,你的电学基础就会踏实许多。
别看它名字有点拗口,其实这个实验的原理简单得很,就像是老妈做饭的配方,只要按部就班,就能轻松搞定。
想象一下,一台精密的电桥,就像一位经验丰富的厨师,精确得能让你眼花缭乱。
但别担心,我们一步步来,绝对不会让你觉得复杂。
2. 实验原理2.1 电桥的基本原理好,接下来咱们要进入电桥的基本原理了。
直流双臂电桥其实就像一把精密的天平,通过调整电桥上的电阻,使得电桥的两个臂的电阻比相等,从而可以精确地测量未知电阻。
听起来是不是有点像老式的体重秤,调平了就可以准确地称重。
这个电桥有四个电阻,其中三个是已知电阻,另一个是我们要测量的未知电阻。
通过调整电桥,使得电桥在某一点上平衡,电桥的电流就会为零。
此时,我们就可以通过已知电阻和电桥的平衡状态,算出那个未知的电阻。
2.2 电桥的结构和操作电桥的结构其实挺简单的,主要分为两个部分:一个是电源和电桥的比较电路,另一个是调节电阻的部分。
电源的作用就像是给电桥提供动力,而比较电路则负责精确地测量电阻。
调节电阻的部分就是我们调平电桥的关键了,就像调味料一样,要一点一点地加,直到电桥平衡为止。
我们会用到一个精密的旋钮,通过它来微调电桥的电阻,直到平衡状态出现。
这时候,电流表上的读数就会停在零点,显示出电桥已经平衡了。
接下来,我们可以根据电桥的平衡状态,计算出未知电阻的数值了。
3. 实验步骤3.1 实验准备在开始实验之前,咱们得先做好充分的准备工作。
首先,要检查电桥的电路是否接好。
电桥的各个部分是不是连接稳固,有没有漏接的地方。
然后,确认电源的电压是否稳定,这就像是做饭前检查材料一样,基础工作做好了,实验才能顺利进行。
接着,要准备好已知电阻,确保它们的阻值准确。
这样,实验才有了可靠的基础,后续的结果才能信得过。
广东技术师范学院实验报告学院:自动化专业:自动化班级:08自动化成绩:姓名:学号:组别:组员:实验地点:实验日期:指导教师签名:实验二项目名称:直流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
二、基本原理电子秤实验原理与实验三相同,利用全桥测量原理,通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值,电压量纲(V)改为重量量纲(g)即成为一台原始的电子秤。
三、需用器件和单元传感器实验箱(二)中应变式传感器实验单元,应变式传感器实验模板、砝码、智能直流电压表(或虚拟直流电压表)、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤1.按实验一中的步骤2,将差动放大器调零,按图3-1全桥接线,打开直流稳压电源开关,调节电桥平衡电位器Rw1,使直流电压表显示为零。
2.将10只砝码全部置于传感器的托盘上,调节电位器Rw3(增益即满量程调节)使直流电压表显示为0.200V或-0.200V。
3.拿去托盘上的所有砝码,调节电位器Rw1(零位调节)使直流电压表显示为0.000V。
4.重复2、3步骤的标定过程,一直到精确为止,把电压量纲V改为重量量纲g,就可以称重,成为一台原始的电子秤。
5.把砝码依次放在托盘上,填入下表4-1。
表4-1电桥输出电压与加负载重量值6.误差:0% 非线性误差:0%五、实验注意事项1.不要在砝码盘上放置超过1kg的物体,否则容易损坏传感器。
2.电桥的电压为±5V,绝不可错接成±15V。
六、实验报告要求1.记录实验数据,绘制传感器的特性曲线。
2.分析什么因素会导致电子秤的非线性误差增大,怎么消除,若要增加输出灵敏度,应采取哪些措施。
答:环境因素和实验器材的校正不准会导致非线性误差增大。
通过多次校正,调节变位器可消除或减少误差。
若要增加输出灵敏度可增加相形放大电路。
广东技术师范学院实验报告学院:自动化专业:自动化班级:08自动化成绩:姓名:学号:组别:组员:实验地点:实验日期:指导教师签名:实验二项目名称:直流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
竭诚为您提供优质文档/双击可除非平衡直流电桥实验报告篇一:直流非平衡电桥实验报告直流非平衡电桥直流电桥是一种精密的电阻测量仪器,具有重要的应用价值。
按电桥的测量方式可分为平衡电桥和非平衡电桥。
平衡电桥是把待测电阻与标准电阻进行比较,通过调节电桥平衡,从而测得待测电阻值,如单臂直流电桥(惠斯登电桥)、双臂直流电桥(开尔文电桥)。
它们只能用于测量具有相对稳定状态的物理量,而在实际工程中和科学实验中,很多物理量是连续变化的,只能采用非平衡电桥才能测量;非平衡电桥的基本原理是通过桥式电路来测量电阻,根据电桥输出的不平衡电压,再进行运算处理,从而得到引起电阻变化的其它物理量,如温度、压力、形变等。
实验目的1.了解非平衡电桥的组成和工作原理,以及在实际中的应用。
2.学会用外接电阻箱法(:非平衡直流电桥实验报告)研究非平衡电桥的输出电压与电阻应变量之间的关系,通过作图研究其线性规律。
3.了解桥臂电阻大小对非平衡电桥的灵敏度和线性范围的影响,学会根据不同的测量需求来选择合适的桥臂电阻。
4.学会利用非平衡电桥测量cu丝的电阻温度系数。
实验内容:此处仅对2.(2)的作图给出范例(用origin作图):要画三大组图,分别是R0=1000欧5000欧50欧三种情况下的。
每组三小图,包括原图,放大后的上界图,放大后的下界图。
这样能比较精确的找到线性区间。
篇二:直流电桥实验报告清华大学实验报告系别:机械工程系班号:72班姓名:车德梦(同组姓名:)作实验日期20XX年11月5日教师评定:实验3.3直流电桥测电阻一、实验目的(1)了解单电桥测电阻的原理,初步掌握直流单电桥的使用方法;(2)单电桥测量铜丝的电阻温度系数,学习用作图法和直线拟合法处理数据;(3)了解双电桥测量低电阻的原理,初步掌握双电桥的使用方法。
(4)数字温度计的组装方法及其原理。
二、实验原理1.惠斯通电桥测电阻惠斯通电桥(单电桥)是最常用的直流电桥,如图是它的电路原理图。
直流电桥测电阻实验报告一、实验目的(1)了解单电桥测量电阻的原理,利用此原理测量电阻以及铜丝电阻的温度系数。
(2)通过处理实验所得数据,学习作图法与直线拟合法。
(3)利用电阻与温度关系,构造非平衡互易桥组装数字温度计,并学习其应用分析设计方法。
二、实验原理(1)惠斯通电桥测量电阻(1-1)电桥原理:当桥路检流计中无电流通过时,表示电桥已经达到平衡,此时有Rx/R2 = R/R1,即Rx = (R2/R1)*R。
其中将(R2/R1)记为比率臂C,则被测电阻可表示为Rx=C*R。
(1-2)实际单电桥电路在实际操作中,通过调节开关c位置,改变比率臂C;通过调节R中的滑动变阻器,改变R。
调节二者至桥路检流计中无电流通过,已获得被测电阻阻值。
(2)双电桥测低电阻(2-1)当单电桥测量电阻阻值较低时,由于侧臂引线和接点处存在电阻,约为10^-2~10^-4Ω量级,故当被测电阻很小时,会产生较大误差。
故对单电桥电路进行改进,被测电阻与测量盘均使用四段接法:,同时增设两个臂R1'和R2'。
(2-2)电路分析:由电路图知:① I3*Rx + I2*R2’ = I1*R2 ② I3*R + I2*R1’ = I1*R1 ③ I2*(R2’+R1’) = (I3=I2)*r 综合上式可知:⎪⎭⎫ ⎝⎛-+++='1'212'2'1'*121R R R R R r R R r R R R R x 利用电桥结构设计,可满足⎪⎭⎫⎝⎛='1'212R R R R ,同时减小r ,可是Rx 仍满足Rx = (R2/R1)*R ,即Rx=C*R 。
(3)铜丝的电阻温度特性及数字温度计设计 (3-1)铜丝的电阻温度特性∵一般金属电阻均有:Rt = R0(1+αR*t),且纯铜αR 变化小 ∴αR = (Rt - R0)/(R0*t) (3-2)数字温度计设计 (3-2-1)非平衡电桥将检流计G 换为对其两端电压的测量,满足:⎪⎭⎫⎝⎛+-+=Rt R Rt R R R E t 21U 。
直流电桥的原理与应用心得一、原理介绍直流电桥是一种电路测量仪器,利用电桥平衡原理来测量未知电阻或电容。
它由四个电阻组成的电桥,以及一个电源和一个检流计(或电压计)组成。
电桥的基本原理是利用毕奥定律,即在一个闭合电路中,当有两个平行闭合电路之间有磁通量发生变化时,就会在一个闭合电路中产生感应电动势。
通过将未知元件与已知元件构成的电桥平衡,可以通过测量检流计的读数来计算未知元件的数值。
二、电桥的应用直流电桥在实际应用中非常广泛,下面列举了一些常见的应用场景:1.电阻测量直流电桥可以用来测量未知电阻的数值。
通过调节已知电阻的值,使电桥平衡,然后测量电桥电路中检流计的读数,即可计算出未知电阻的值。
2.电容测量直流电桥也可以用来测量未知电容的数值。
通过将电容与已知电阻构成电桥,调节已知电阻的值使电桥平衡,然后测量电桥电路中检流计的读数,即可计算出未知电容的值。
3.电感测量直流电桥可以用来测量未知电感的数值。
通过将电感与已知电阻构成电桥,调节已知电阻的值使电桥平衡,然后测量电桥电路中检流计的读数,即可计算出未知电感的值。
4.温度测量直流电桥可以被用来测量温度。
通过将温度传感器与已知电阻构成电桥,调节已知电阻的值使电桥平衡,然后测量电桥电路中检流计的读数,即可计算出温度的值。
5.物质浓度测量直流电桥可以用来测量溶液中某种物质的浓度。
通过将传感器与已知电阻构成电桥,调节已知电阻的值使电桥平衡,然后测量电桥电路中检流计的读数,即可计算出物质的浓度。
总结来说,直流电桥在各个领域的应用都非常广泛,可以用来测量电阻、电容、电感、温度和物质浓度等等。
三、使用心得在使用直流电桥进行测量时,我感受到了以下几点:1.准确性直流电桥可以通过平衡电桥来精确测量未知元件的数值。
通过调节已知元件的值,可以使电桥达到平衡状态,从而获得准确的测量结果。
2.灵活性直流电桥可以在不同场景下灵活地进行测量。
通过选择不同的已知元件和调节器件的值,可以适应不同的测量要求。
直流电桥测电阻实验报告实验目的本实验的目的是通过直流电桥方法测量给定电阻的阻值,并熟悉电桥的工作原理和使用方法。
实验原理直流电桥是一种广泛应用于测量电阻的仪器。
其基本原理是利用电桥平衡条件来测量待测电阻的阻值。
一个典型的直流电桥由四个电阻组成,分别是R1、R2、R3和Rx。
其中R1和R2称为标准电阻,R3称为电位器。
电桥的基本工作原理是通过改变电位器的电阻,使电桥两对端电压为零,即平衡状态。
根据直流电桥的平衡条件公式可得:R1 / R2 = Rx / R3通过这个公式,可以求解出待测电阻Rx的阻值。
为了提高测量的准确性,通常会取多个平衡点进行测量,并取平均值作为最终结果。
实验步骤1.按照实验要求,搭建直流电桥电路。
2.通过调整电位器,使得电桥两端电压为零,记录下此时电位器的阻值。
3.重复步骤2,至少取三组平衡点,记录下每次电位器的阻值。
4.计算每次测量得到的待测电阻Rx的平均值。
5.比较测量结果与标准值,计算误差并分析原因。
实验数据和结果下表是实验中测量得到的数据:测量次数电位器阻值(Ω)待测电阻Rx (Ω)1 100 1002 105 1053 98 98根据上表数据,计算得到待测电阻 Rx 的平均值为101.00 Ω。
计算误差和分析假设标准值为100 Ω,根据测量结果与标准值的差异计算出相对误差:误差 = | (测量值 - 标准值) / 标准值 | × 100%= | (101.00 - 100) / 100 | × 100%= 1%从计算结果可以看出,测量结果的误差为 1%。
这种误差可能来自于实验中存在的一些不确定因素,比如接线不良、电源波动等。
结论通过直流电桥方法测量得到的待测电阻 Rx 的阻值为101.00 Ω,相对误差为 1%。
这个结果与预期的标准值接近,说明实验的准确性较高。
但仍需注意实验中存在的不确定因素,以提高测量结果的可靠性。
实验总结本次实验中,我们通过搭建直流电桥电路并调整电位器,成功测量了给定电阻的阻值。
直流非平衡电桥实验报告直流非平衡电桥实验报告引言:直流非平衡电桥是一种常用的电路实验装置,用于测量电阻、电容和电感等元件的参数。
本实验旨在通过搭建直流非平衡电桥电路,测量未知电阻的阻值,并探究电桥在不同条件下的工作原理和特性。
实验装置和原理:实验所需装置包括直流电源、电阻箱、电桥、万用表等。
电桥由两个相互平行的电阻分支和两个相互垂直的电阻分支组成。
当电桥电路中电流平衡时,称为平衡状态,此时电桥两侧电压相等,电桥不会有输出电压。
而当电桥电路中存在非平衡时,即电桥两侧电压不等,电桥会产生输出电压,通过测量输出电压的大小可以得到未知电阻的阻值。
实验过程:1. 搭建电桥电路:将电阻箱与电桥的相应分支连接,将未知电阻与电桥的其他分支连接,将电源与电桥连接。
2. 调节电阻箱的阻值:通过改变电阻箱的阻值,使电桥电路达到平衡状态。
3. 测量输出电压:使用万用表测量电桥输出端的电压值,记录下来。
4. 计算未知电阻的阻值:根据实验所用电桥的参数和测得的输出电压值,利用相关公式计算未知电阻的阻值。
实验结果与分析:经过一系列的实验操作和测量,我们得到了一组实验结果。
根据这些数据,我们可以进一步分析电桥的工作原理和特性。
首先,我们可以观察到电桥的平衡状态与非平衡状态之间的差异。
在平衡状态下,电桥两侧电压相等,电桥不会有输出电压。
而在非平衡状态下,电桥两侧电压不等,电桥会产生输出电压。
这说明电桥的工作原理是基于电压差的测量,通过测量电桥两侧的电压差来判断电路中是否存在非平衡。
其次,我们可以观察到电桥输出电压的变化规律。
当电桥电路中存在非平衡时,输出电压的大小与非平衡程度成正比。
即非平衡越大,输出电压越大。
这说明电桥的输出电压可以作为一个定量的指标,用来衡量电路中非平衡的程度。
最后,我们可以利用实验结果计算未知电阻的阻值。
根据电桥的参数和测得的输出电压值,我们可以利用相关公式进行计算。
这样,我们就可以通过电桥实验来测量未知电阻的阻值,从而实现对电阻元件的参数测量。
直流电桥法测电阻实验报告实验目的:1.了解直流电桥法测量电阻的原理;2.掌握直流电桥法测量电阻的实验操作方法;3.探究不同测量条件下对测量结果的影响。
实验原理:实验器材:直流电源、电桥、标准电阻、待测电阻、电阻箱、导线等。
实验步骤:1.连接电路:将直流电源的正负极分别连接到电桥电路的相应接口;2.调节滑动变阻器:通过调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数尽量接近零,并固定滑片位置;3.加入标准电阻:在电桥电路上加入一个已知电阻的标准电阻;4.测量电阻:将待测电阻连入电桥电路中,通过调节电桥电路中的标准电阻使电流表示数最接近零;5.记录实验数据:记录标准电阻值、电阻箱设置值以及调节滑动变阻器时的示数;6.重复实验:根据实验需要,可以多次重复实验获取更准确的结果。
实验数据处理:1.计算未知电阻值的实验结果:根据电桥电路中的已知电阻值和相应示数,可以通过比值关系计算出待测电阻的值;3.讨论实验结果:根据实验数据和误差分析,讨论实验结果的准确性,分析实验中可能存在的问题和改进措施。
实验结果和误差分析:实验中我们使用直流电桥法测量了一个未知电阻的值,记录了实验数据如下:标准电阻值:1000Ω电阻箱设置值:500Ω调节滑动变阻器的示数:50我们通过计算得到的待测电阻值为:500Ω×1000Ω/50=1000Ω1.电桥电路的接线不稳定,会对实验结果产生影响;2.电阻箱的阻值可能存在一定的误差,会对实验结果产生影响;3.实验中可能存在读数误差和实验操作误差等。
为了提高实验结果的准确性,我们可以采取以下改进措施:1.保持电桥电路的接线稳定,并检查电路中的连接情况;3.实验中要仔细读数,减小读数误差的影响;4.多次重复实验,取平均值来减小随机误差的影响。
结论:。
直流电桥的原理与应用实验简介直流电桥是一种用来测量电阻、电容、电感等的仪器,它通过平衡电桥的方法来判断被测物理量的大小。
本文将系统介绍直流电桥的原理和应用实验的方法。
原理直流电桥是基于电桥平衡原理工作的。
电桥平衡是指电桥四个电阻中电压的总和为零的状态。
当电桥平衡时,可以根据待测物理量与电桥电阻成正比的关系计算出被测量。
直流电桥主要由四个电阻、一个校准电阻、一个待测电阻和一个测量电压的表头组成。
实验步骤1.连接电路:按照电桥的原理图连接电路。
将待测电阻与校准电阻相连,并将它们连接到电桥上。
2.调节电桥:调节电桥上的调节器,使电桥平衡。
通常需要调节电桥的调节器,直到表头的示数为零。
3.测量电压:用表头测量电桥上的电压值。
记录下测量的电压值。
4.计算待测电阻:根据测量的电压值和已知的校准电阻值,通过计算公式计算出待测电阻的值。
实验注意事项•在进行实验前,检查电路连接是否正确,并确保仪器工作正常。
•在调节电桥时,应小心调节,避免粗暴操作导致电桥故障。
•在多次测量后应取测量值的平均值,以提高测量的准确度。
•实验完成后应及时断开电路,并将仪器归位。
应用领域直流电桥在实际应用中有广泛的应用,主要用于以下领域: - 电阻测量:直流电桥可以用来测量电阻,常用于电子元件的测量和电路设计中。
- 电容测量:直流电桥可以利用其平衡能力,测量电容的大小。
- 电感测量:直流电桥可根据电感与电桥电阻成反比的关系,测量电感的大小。
- 电导率测量:直流电桥可用于测试材料的电导率,用于材料的选型和应用中。
总结直流电桥是一种常用的测量仪器,通过平衡电桥的方法可以准确测量电阻、电容、电感等物理量。
在实验中需要正确连接电路、调节电桥使其平衡,并通过测量电压计算待测物理量的值。
直流电桥在电子领域、材料科学等领域的应用非常广泛,对于实验室和科研工作来说是非常重要的工具。
竭诚为您提供优质文档/双击可除直流电桥及其应用实验报告篇一:惠斯通电桥实验报告阜阳师范学院大学物理实验报告学号姓名实验日期教师签字成绩【实验名称】惠斯通电桥测电阻【实验目的】(1)掌握惠斯通电桥的基本原理。
(2)学会自组惠斯通电桥测电阻,掌握QJ23型箱式电桥的使用方法。
(3)了解直流电桥的灵敏度及影响它的因素,平衡电桥测量电阻的误差来源。
【实验仪器】Zx21电阻箱、检流计(或数字电压表)、QJ23型箱式电桥、滑线变阻器、待测电阻、保护电阻、直流稳压电源、导线、开关等。
【实验原理】(1)惠斯通电桥原理惠斯通电桥就是一种直流单臂电桥,适用于测中值电阻,其原理电路如图7-4所示。
若调节电阻到合适阻值时,可使检流计g中无电流流过,即b、D两点的电位相等,这时称为“电桥平衡”。
电桥平衡,检流计中无电流通过,相当于无bD这一支路,故电源e与电阻R1、Rx可看成一分压电路;电源和电阻R2、Rs可看成另一分压电路。
若以c点为参考,则D点的电位VD与b点的电位Vb分别为Vb?eR?2RRsVD?eRRxs1?Rx因电桥平Vb?VD故解上面两式可得R1RxR?2Rs上式叫做电桥的平衡条件,它说明电桥平衡时,四个臂的阻值间成比例关系。
如果RRR1x?Rx为待测电阻,则有Rs2。
选取R1、R2简单的比例如(1?1,1?10,10?1等)并固定不变,然后调节Rs使电桥达到平衡。
故常将R1、R2所在桥臂叫做比例臂,与Rx、Rs相应的桥臂分别叫做测量臂和比较臂。
惠斯通电桥原理图(2)电桥的灵敏度s??n电桥的灵敏程度定义:?RsRs灵敏度s越大,对电桥平衡的判断就越容易,测量结果也越准确。
s的表达式s??n?n??R???I?sR??ss?Ig?g??RsRs??s?12s?es1?R?Re?Rg?1?R2?Rs?Rx1?R??R?g?2Rx2?R1R?Rs R?e?xR2?2?R1R?Rs??2Rx??(3)电桥的测量误差电桥的测量误差其来源主要有两方面,一是标准量具引入的误差,二是电桥灵敏度引入的误差。
为减少误差传递,可采用交换法。
交换法:在测定Rx之后,保持比例臂R1、R2不变,将比较臂Rs与测量臂Rx的位置对换,再调节Rs使电桥平衡,设此时Rs变为R?,则有:Rx?R2sRRs?,由上两式得1Rx?。
【实验内容】用自组电桥测电阻。
(1)按上电路图连接好电路图。
(2)根据Rx的粗略值选择合适的比率R1/R2。
如Rx为千位数阻值,比率R1/R2应选1:10;百位数阻值,则选1:1。
另外,为使电桥尽快调到平衡,可先预选Rs的数值,使其前两位数字与Rx的粗略值相同。
接通电源开关K1,当电桥平衡时,记下Rs值。
(3)用交换法测量:将Rx与Rs的位置交换,重复以上步骤,测出R?s。
(4)求出用交换法测得的电阻值Rx。
(5)由不确定度传递公式及电阻箱的准确度等级估计Rx的b类不确定度uRx。
【数据表格与数据记录】交换法测未知电阻的实验数据记录表格实验数据处理:由公式Rx??102.4=323.03(欧姆),Rx'=?1036=1021.4s??n由公式:?RsRs带入数据s=407.6s'=50.35根据各电阻箱的准确度等级估计Rx的b类不确定度uRx,带入误差传递公式。
2222由误差传递公式:u?Rx?Rxu?R1u?R2u?Rs0.2??R1R2Rss??uRx/Rx0.01?1002?(0.1?1000)2?(1?1019)2?(0.2?407.60)2 =0.0012uRx/Rx0.01?1002?(0.1?1000)2?(1?1019)2?(0.2?50.35)2=0.009uRx=0.0012×323=0.3876uRx'=0.009×1021.4=9.1926 【小结与讨论】1)根据实验数据处理结果可知实验精度大致符合实验要求。
2)滑键在什么位置时,测量结果的相对误差最小?答:为了消除由于电阻丝不均匀所产生的误差,我们把Rx和R0的位置对调,重新使电桥处于平衡状态,测得电阻丝AD的长度为L1’,Dc的长度为L2’=L–L1’由电桥的平衡条件得Rx2?L2LR0我们取两次测量的平均值,作为待测1电阻的阻值。
最后讨论滑键在什么位置时,测量结果的相对误差最小。
由R1LRL1(L?L1)?L1?L1?L1L?L1x?L0??LR0得?Rx?L?L2R0?2R0所以,Rx2L1(1)(L?L1)的相对误差e??Rx?L1deR?Lx(L?L1)L由dL?0知,当LL1?时,112e有极小值。
因此,我们应当这样选择R0:当滑键D在电阻丝中央时,使电桥达到平衡状态。
注:1、所有电子版实验报告必须使用统一摸版,内容按统一规定编辑。
否则不与受理。
2、学院、班、姓名等用宋体(正文)五号,不要加粗。
3、实验名称用宋体(正文)四号,不要加粗。
4、其余项目统一用宋体(正文)五号,不要加粗。
5、报告内容中出现英文字母或英文单词统一用TimesnewRomar五号,不要加粗。
6、报告内容公式统一用word公式编辑器编写。
公式3.0)篇二:交流电桥实验报告交流电桥学生姓名:学号:班级:物联网一、实验目的1.了解交流桥路的特点和调节平衡的方法2.使用交流电桥测量电容及其损耗3.使用交流电桥测量电感及其品质因数二、实验仪器交流电桥实验仪、导线三、实验原理图1是交流电桥的原理线路。
它与直流单电桥原理相似。
在交流电桥中,四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成;电桥的电源通常是正弦交流电源;交流平衡指示仪的种类很多,适用于不同频率范围。
频率为200hz以下时可采用谐振式检流计;音频范围内可采用耳机作为平衡指示器;音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器;也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。
本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪,有足够的灵敏度。
指示器指零时,电桥达到平衡。
图1交流电桥原理①交流电桥的平衡条件我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。
在交流电桥中,四个桥臂由阻抗元件组成,在电桥的一个对角线cd上接入交流指零仪,另一对角线ab上接入交流电源。
当调节电桥参数,使交流指零仪中无电流通过时(即I0=0),cd两点的电位相等,电桥达到平衡,这时有uac=uaducb=udb即I1Z1=I4Z4I2Z2=I3Z3两式相除有I1Z1I4Z4?I2Z2I3Z3当电桥平衡时,I0=0,由此可得I1=I2,I3=I4所以Z1Z3=Z2Z4(1)上式就是交流电桥的平衡条件,它说明:当交流电桥达到平衡时,相对桥臂的阻抗的乘积相等。
由图1可知,若第一桥臂由被测阻抗Zx构成,则Zx=Z2Z4Z3当其他桥臂的参数已知时,就可决定被测阻抗Zx的值。
②交流电桥平衡的分析下面我们对电桥的平衡条件作进一步的分析。
在正弦交流情况下,桥臂阻抗可以写成复数的形式Z=R+jx=Zejφ若将电桥的平衡条件用复数的指数形式表示,则可得Z1ejφ1·Z3ejφ3=Z2ejφ2·Z4ejφ4即Z1·Z3ej(φ1+φ3)=Z2·Z3ej(φ2+φ4)根据复数相等的条件,等式两端的幅模和幅角必须分别相等,故有1Z3=Z2Z4(2)φ1+=φ2+φ4上面就是平衡条件的另一种表现形式,可见交流电桥的平衡必须满足两个条件:一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等;二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等。
由式(2)可以得出如下两点重要结论。
1、交流电桥必须按照一定的方式配置桥臂阻抗如果用任意不同性质的四个阻抗组成一个电桥,不一定能够调节到平衡,因此必须把电桥各元件的性质按电桥的两个平衡条件作适当配合。
在很多交流电桥中,为了使电桥结构简单和调节方便,通常将交流电桥中的两个桥臂设计为纯电阻。
由式(2)的平衡条件可知,如果相邻两臂接入纯电阻,则另外相邻两臂也必须接入相同性质的阻抗。
例如若被测对象Zx在第一桥臂中,两相邻臂Z2和Z3(图1)为纯电阻的话,即φ2=φ3=0,那么由(2)式可得:φ4=φx,若被测对象Zx是电容,则它相邻桥臂Z4也必须是电容;若Zx是电感,则Z4也必须是电感。
如果相对桥臂接入纯电阻,则另外相对两桥臂必须为异性阻抗。
例如相对桥臂Z2和Z4为纯电阻的话,即φ2=φ4=0,那么由式(2)可知道:φ3=-φx;若被测对象Zx为电容,则它的相对桥臂Z3必须是电感,而如果Zx是电感,则Z3必须是电容。
2、交流电桥平衡必须反复调节两个桥臂的参数在交流电桥中,为了满足上述两个条件,必须调节两个桥臂的参数,才能使电桥完全达到平衡,而且往往需要对这两个参数进行反复地调节,所以交流电桥的平衡调节要比直流电桥的调节困难一些。
③本实验所用到的电容电桥和电感电桥原理1、测量损耗小的电容电桥(串联电阻式)图2为适合用来测量损耗小的被测电容的电容电桥,被测电容cx接到电桥的第一臂,等效为电容cx′和串联电阻Rx′,其中Rx′表示它的损耗;与被测电容相比较的标准电容cn接入相邻的第四臂,同时与cn串联一个可变电阻Rn,桥的另外两臂为纯电阻Rb及Ra,当电桥调到平衡时,有(Rx+n+)Rb1j?cx1j?cn令上式实数部分和虚数部分分别相等RxRa=RnRbRa=cx最后看到Rx=cx=RbRn(1)RaRacn(2)Rb由此可知,要使电桥达到平衡,必须同时满足上面两个条件,因此至少调节两个参数。
如果改变Rn和cn,便可以单独调节互不影响地使电容电桥达到平衡。
通常标准电容都是做成固定的,因此cn不能连接可变,这时我们可以调节Ra/Rb比值使式(2)得到满足,但调节Ra/Rb的比值时又影响到式(1)的平衡。
因此要使电桥同时满足两个平衡条件,必须对Rn和Ra/Rb等参数反复调节才能实现,因此使用交流电桥时,必须通过实际操作取得经验,才能迅速获得电桥的平衡。
电桥达到平衡后,cx和Rx值可以分别按式(1)和式(2)计算,其被测电容的损耗因数D为D=tgδ=ωcxRx=ωcnRn(3)图2串联电阻式电容电桥2、测量低Q值电感的电感电桥测量低Q值电感的电桥原理线路如图3所示。
该电桥线路又称为麦克斯韦电桥。
这种电桥与上面介绍的测量高Q值电感的电桥线路所不同的是:标准电容的桥臂中的cn。
和可变电阻Rn是并联的。
在电桥平衡时,有1(Rx+jωLx)1?j?cnRn相应的测量结果为Lx=RbRacnRbRx=R(4)Rn被测对象的品质因数Q为Q=?Lx=ωRncn(5)Rx麦克斯韦电桥的平衡条件式(4)表明,它的平衡是与频率无关的,即在电源为任何频率或非正弦的情况下,电桥都能平衡,且其实际可测量的Q值范围也较大,所以该电桥的应用范围较广。
但是实际上,由于电桥内各元件间的相互影响,所以交流电桥的测量频率对测量精度仍有一定的影响。