电桥是一种电子仪器,通常用于测量电阻、电容和电感等物理量。它的原理基于当某些电路元件的值发生微小变化时,电桥会检测到输出电压的变化,从而实现对待测量物理量的精确测量。基本的电桥由四个电路元件组成,分别为两个平衡臂和两个测量臂。
电桥标准的组成包括一个由电阻、电容或电感器件组成的未知元件,一个已知元件,一个可变元件(如可调电阻或电容器),以及电桥电源(如电池或交流电源)。
要使电桥达到平衡状态,测量臂和平衡臂上的电路元件必须满足一下条件:
1、测量臂上的电路元件的值与平衡臂上的电路元件的值必须相等。
2、电桥的电源输出电压必须为零。
为了达到平衡状态,我们可以通过调节可变元件(如可调电阻)的值,使得测量臂和平衡臂上的电路元件值相等,并逐步减小电源的输出电压,以达到电桥平衡的状态。
电桥能够达到平衡状态是因为电桥电路的基本原理——基尔霍夫定律——若干基尔霍夫节点所连接的支路上的电势差之和等于零。换句话说,电桥电路的四个端点与电源之间的电势差之和应该为零。只有当测量臂和平衡臂上的电路元件值相等时,才能达到电势差之和为零的状态。因此,电桥才能达到平衡状态。
电桥达到平衡的意义在于,我们可以通过这种方法测量物理量的精度非常高。利用电桥可以测量电阻、电容和电感等物理量,并可实现高阶微分方程、交流电阻和电容的测量。电桥达到平衡状态时的电源电压称为平衡电压(或平衡电势差),测量结果可使用物理公式和计算机软件等手段直接计算出来。