資源描述：
《exp八rlc的測量—惠斯吞電橋的應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。
1、實驗八、RLC的測量—惠斯吞電橋的應用【目的】利用惠斯吞電橋的平衡原理，測量未知電阻、電感和電容值?！緝x器】Fig.8-1(1)滑線電橋………………………1個(6)感應線圈……………………1個(2)線圈…………………………5個(7)電阻器……………………8個(3)聲頻產(chǎn)生器……………………1臺(8)三用電表……………………1個(4)100Ω可變電組.……………1個(9)電容器……………………8個(5)接線盒…………………………1個(10)接線……………………1組(11)耳機組件……………………1套【原理】由克希荷夫定律，我們得知一般電橋結(jié)構(gòu)，如Fig.8-2所示
2、，若於A、B兩端加一電壓U，調(diào)整電阻R1及R2使其比值等於未知阻抗Z3與阻抗Z4的比值時，即(8-1)此時流經(jīng)檢流器的電流IB將等於零。(參考資料1)若以複數(shù)型式表示阻抗，則阻抗Z於電阻R、電感L及電容器C之間的關係為(參考資料2)(8-2)其中，為供應電壓的角頻率。將(8-2)式代入(8-1)式可得(8-3)等號兩邊的實部與虛部應分別相等，應此我們分兩部份討論。(1)實部(表振幅條件)：(8-4)(2)虛部(表相位條件)：(8-5)為了滿足(8-4)式及(8-5)式，阻抗Z3與Z4必須是相似元件，茲將阻抗為電阻、線圈及電容器的情況分述如下：1.阻抗Z3、Z4為
3、電阻時：阻抗Z3=R3Z4=R4(8-1)式可化簡為R1與R2的比值，可由滑動惠斯吞電橋橋面上的接點，調(diào)至平衡位置後，測量此接點至電橋一端的金屬線長度x及金屬線全長來表示，由此可得到未知電阻R3與參考電阻R4之關係為(8-6)2.阻抗Z3、Z4為線圈時：因線圈同時有內(nèi)電阻及感抗存在，其阻抗可表示為又由(8-5)式得到(8-7)為了滿足(8-7)式的條件，於是在電路上加裝一可變電阻P1(見圖8-4)用來補償R3或R4的電阻值。又將(8-7)式代入(8-4)式可得(8-8)所以未知電感L3與參考電感L4之關係為(8-9)3.阻抗Z3、Z4為電容器時，我可由(8-5)
4、式與(8-4)式得到：(8-10)因此未知電容C3與參考電容C4有下列關係(8-11)【注意事項】1.惠斯吞電橋橋面務必保持乾淨且不可拉扯上面之導線，以免接觸不良。2.實驗開始前，函數(shù)產(chǎn)生器須開機15分鐘，以求量測數(shù)值精確。3.以人類的靈敏聽覺來判斷電流等於0之點，須輪流聽以避免個人噪音不適。也可用檢流計(三用電表)判斷AC時之電流大小。建議電阻與電容實驗可用耳機做，電感因需調(diào)整可變電阻，可用檢流計判讀。4.若使用耳機，在切換單位開關時，訊號強度鈕(amplitude)需調(diào)整至左方極小值處(V)，以避免耳機有突然的大聲噪音干擾。【步驟】1.函數(shù)產(chǎn)生器的使用方法詳
5、見附錄。聲頻產(chǎn)生器的頻率範圍調(diào)整在500Hz至5kHz之間。頻率與聲頻產(chǎn)生器的輸出強度已調(diào)至實驗者的聽覺感受最強最準。2.記錄惠斯吞電橋橋面之金屬全長l。3.未知電阻值的測定：(以下所有圖皆用檢流計表示)。3a.實驗裝置如Fig.8-3所示。以R=1k做為參考電阻。Fig.8-2一般電橋架構(gòu).Fig.8-3測量未知電阻值之實驗裝置3b.滑動惠斯吞電橋橋面接點，調(diào)至適當?shù)奈恢?，使得自耳機聽不到聲音。3c.記錄接點與未知電阻Rx相接端之間的金屬線長度x。3d.計算Rx值，並與電阻器上的標示值做比較。3e.更換Rx(共測三個)，重覆步驟3b.至3d.。４．未知電感值的
6、測定：４a.實驗裝置如Fig.8－4所示。以L=35mH做為參考電感。４b.滑動惠斯吞電橋橋面接點，並配合調(diào)整可變電阻p1，使得自耳機聽到的聲音最小。4c記錄接點與未知電感Lx相接端之間的金屬線長度x。4d計算Lx值，並與線圈面版標示值做比較。4e更換Lx(共測三個)，重覆步驟4b至4d.Fig.8-4測量未知電感值之實驗裝置5未知電容值的測定:5a實驗裝置如Fig.8-5所示。以C=100pf做為參考電容。Fig.8-5測量未知電容值之實驗裝置5b同步驟3b。5c記錄接點與未知電容器Cx相接端之間的金屬長度x。5d記算Cx值，並與電容器標示值做比較。5e更換C
7、x(共測三個)，重覆步驟5b至5d。【問題與討論】1試分別推導方程式(8-1)(8-2)(8-4)(8-5)(8-8)並敘述所應用之物理定律或原理的內(nèi)容。2在Fig.8-4中，裝置P1的功用何在?又公式(8-7)中的R3或R4代表電路中那些元件的電阻?3在本實驗中，除了用耳機尋找平衡點以外，試列出所有有可以取代耳機的方法?！緟⒖假Y料】1張霽秋，電磁學，上冊，三版(東華書局，1979)364~367頁。2張霽秋，電磁學，下冊，三版(東華書局1980619頁?！緦嶒灴赡馨l(fā)生問題】1.電表無電流:a.確定電源on。b.確定實驗回路無斷路。c.此時先確定電表之保險絲是否
8、完好，壞掉需更新。d.可
