
【化】 Maxwell bridge
【医】 maxwell
【化】 electric bridge
麦克斯韦电桥(Maxwell Bridge)是一种用于测量未知电感器的交流电桥电路,由英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于19世纪提出。其英文全称为"Maxwell's inductance-capacitance bridge",属于四臂桥式电路,通过平衡条件实现电感参数的精确测量。
电桥由四个阻抗臂组成:
平衡条件公式为: $$ frac{R_2}{R_3} = frac{R_x}{R_4} = frac{L_x}{C_4R_4} $$
该测量方法被收录于《国际电工词典》(IEC 60050-312)第312-05-02条目,其理论依据可见《电磁场理论》(清华大学出版社,第4版)第7章。
麦克斯韦电桥是一种基于交流电桥原理的测量电路,主要用于电感参数的精确测量,尤其适用于低品质因数(Q值)电感的测量。以下是其核心要点解析:
section*{基本定义} 麦克斯韦电桥是惠斯通电桥的改进型(),通过引入电容和电阻的并联结构,将测量对象从电阻扩展到电感和电容。其平衡条件遵循交流电桥的通用公式:当电桥平衡时,满足: $$ Z_1Z_2 = Z_3Z_4 $$ 其中各臂阻抗由电阻、电容或电感元件组成。
section*{核心特性} begin{itemize} item textbf{结构特点}:典型结构中包含两个电阻臂($R_2$、$R_3$)、一个标准电容并联电阻臂($R_0$与$C_0$并联),以及待测电感臂(含电感$L_x$与等效电阻$R_x$) item textbf{测量优势}:相比其他电桥,其并联结构显著提升了对低Q值电感的测量灵敏度(Q值范围通常为1-10) item textbf{参数推导}:平衡时可通过方程$L_x = R_2R_3C_0$和$R_x = frac{R_2R_3}{R_0}$直接计算电感值与等效电阻 end{itemize}
section*{应用场景} begin{itemize} item 工业测量:用于电力系统中变压器绕组、电机线圈等感性元件的参数检测 item 实验室校准:作为标准仪器对商用电感器进行标定 item 特殊需求:特别适合测量带有较大损耗(即高等效串联电阻)的电感元件 end{itemize}
section*{注意事项} begin{itemize} item 需使用高精度标准电容和电阻元件以保证测量精度 item 交流电源频率稳定性直接影响测量结果可靠性 item 不适用于高Q值电感测量(此时建议采用海氏电桥) end{itemize}
该电桥因结构简单、调节方便的特点,在工程实践中得到广泛应用。其核心创新在于通过阻抗匹配解决了传统电桥在测量感性元件时的灵敏度限制问题()。
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