Warum wird nur die Halbschwenkmethode verwendet, um den Widerstand eines Galvanometers zu bestimmen?

Grundsätze der Halbablenkmethode

Die Halbablenkmethode ist eine Technik zur Messung des Innenwiderstands eines Galvanometers. Diese Methode wird hauptsächlich eingesetzt, weil sie relativ einfach ist und keine zusätzlichen Präzisionsinstrumente oder komplexe Schaltkreise erfordert. Im Folgenden sind die Gründe für die Verwendung der Halbablenkmethode sowie ihre zugrunde liegenden Prinzipien aufgeführt:

Grundprinzipien der Halbablenkmethode

Anfangszustand: Zuerst verbinden Sie das Galvanometer mit einer bekannten Spannungsquelle, so dass die Nadel des Galvanometers die volle Skalenablenkung erreicht. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Strom durch das Galvanometer I, wobei der Innenwiderstand des Galvanometers G sei.

Widerstand hinzufügen: Als Nächstes schalten Sie einen variablen Widerstand R in Reihe mit dem Galvanometerzweig ein und justieren diesen Widerstand, bis die Nadel des Galvanometers auf die Hälfte ihrer ursprünglichen Position abgelenkt wird. Zu diesem Zeitpunkt hat sich der Strom durch das Galvanometer auf I/2 verringert.

Berechnung des Galvanometerwiderstands: Gemäß dem Ohmschen Gesetz und dem Spannungsteilerprinzip halbiert sich die Spannung am Galvanometer, wenn dessen Ablenkung halbiert wird. Daher kann geschlossen werden, dass die Spannung am Galvanometer VG gleich der Spannung am externen Widerstand VR ist. Da der Strom ebenfalls halbiert wurde, gilt:

Das bedeutet, dass, wenn die Ablenkung des Galvanometers halbiert wird, der Wert des externen Widerstands R gleich dem Innenwiderstand G des Galvanometers ist.

Warum nur die Halbablenkmethode verwenden?

• Vereinfachter Messvorgang: Die Halbablenkmethode erfordert nur eine einfache Versuchsaufbau—eine Spannungsquelle, ein Galvanometer und einen variablen Widerstand. Es ist nicht notwendig, die genaue Spannung der Spannungsquelle oder die genauen Stromwerte zu kennen; es reicht aus, die Änderungen der Galvanometernadel zu beobachten.

• Vermeidung komplexer Berechnungen: Im Vergleich zu anderen Methoden, wie der Weatstone-Brücke-Methode, beinhaltet die Halbablenkmethode keine komplexen Balancebedingungen oder Gleichungslösungen, was sie leichter zu verstehen und zu bedienen macht.

• Direkte Ablesung: Durch die direkte Beobachtung der Positionänderungen der Galvanometernadel können Ergebnisse schnell erzielt werden, was die Messzeit reduziert und Fehlerquellen verringert.

• Eignung für Lehrdemonstrationen: Für Schüler ist dies eine intuitive und leicht verständliche Methode, die dabei hilft, grundlegende Schaltkreisprinzipien und physikalische Gesetze, wie das Ohmsche Gesetz und das Spannungsteilerprinzip, zu erfassen.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass, obwohl die Halbablenkmethode bequem und schnell ist, sie auch Grenzen hat. Wenn das Galvanometer selbst nichtlineare Antwortcharakteristiken aufweist, kann diese Methode nicht genau genug sein. Darüber hinaus basiert diese Methode auf der visuellen Beurteilung der Galvanometernadel, was menschliche Fehler einführen könnte. Daher werden in Fällen, in denen eine höhere Genauigkeit erforderlich ist, in der Regel präzisere Methoden wie die bereits erwähnte Weatstone-Brücke-Methode oder andere hochpräzise Testgeräte verwendet.