Miksi vain puolisuunnanmenetelmää käytetään galvanometrin vastuksen määrittämiseen

Puolisuuntamismenetelmän periaatteet

Puolisuuntamismenetelmä on teknikka, jota käytetään galvanometrin sisäisen vastuksen mittaamiseen. Tätä menetelmää käytetään pääasiassa siksi, että se on suhteellisen yksinkertainen eikä vaadi lisävarusteita tai monimutkaisia piiriasettoja. Alla ovat syyt puolisuuntamismenetelmän käyttöön sekä sen taustalla olevat periaatteet:

Puolisuuntamismenetelmän perusperiaatteet

Alkuasetelma: Liitä ensin galvanometri tunnettuun jännitelähteeseen siten, että galvanometrin neula saavuttaa täyden suuntamisasteen. Tässä vaiheessa galvanometrin läpi kulkeva virta on I, ja oletetaan, että galvanometrin sisäinen vastus on G.

Vastuksen lisääminen: Lisää sitten muuttuja vastus R sarjapiiriin galvanometrin kanssa ja säädä tätä vastusta, kunnes galvanometrin neula siirtyy alkuperäisen asennon puolelle. Tässä vaiheessa galvanometrin läpi kulkeva virta on vähentynyt arvoon I/2.

Galvanometrin vastuksen laskeminen: Ohmin lain ja jännitelajittelun periaatteiden mukaan, kun galvanometrin suuntaminen on puolittunut, myös jännite galvanometrin yli on puolittunut. Siksi voidaan päätellä, että jännite galvanometrin yli VG on sama kuin jännite ulkoisen vastuksen VR yli. Koska virta on myös puolittunut, voimme todeta:

Tämä tarkoittaa, että kun galvanometrin suuntaminen on puolittunut, ulkoisen vastuksen R arvo on sama kuin galvanometrin sisäinen vastus G.

Miksi vain puolisuuntamismenetelmää?

• Yksinkertaistettu mittausprosessi: Puolisuuntamismenetelmä vaatii vain yksinkertaisen kokeellisen asettelun—virtalähteen, galvanometrin ja muuttuvan vastuksen. Se ei vaadi tarkkaa tietoa virtalähteen jännitteestä tai tarkista virran arvoista; se vaatii vain havainnoida muutoksia galvanometrin neulassa.

• Monimutkaisten laskutoimitusten välttäminen: Muihin menetelmiin, kuten Wheatstonen silta-menetelmiin verrattuna, puolisuuntamismenetelmä ei edellytä monimutkaisia tasapainotilanteita tai yhtälöiden ratkaisua, mikä tekee siitä helpommin ymmärrettävän ja käytettävän.

• Suora lukeminen: Havainnoimalla suoraan galvanometrin neulan paikan muutoksia tulokset voidaan saada nopeasti, mikä vähentää mittausaikaa ja virhelihteitä.

• Sopiva opetuksellisiin demonstrointiin: Opiskelijoille tämä on intuitiivinen ja helposti ymmärrettävä menetelmä, joka auttaa ymmärtämään peruspiiritaidotteita ja fysikaalisia lakeja, kuten Ohmin lakia ja jännitelajittelun säännöstä.

On kuitenkin huomioitava, että vaikka puolisuuntamismenetelmä onkin kätevä ja nopea, sillä on myös rajoituksia. Esimerkiksi, jos galvanometri itse näyttää epälineaarista vastausta, tämä menetelmä ei välttämättä ole riittävän tarkka. Lisäksi tämä menetelmä perustuu visuaaliseen arviointiin galvanometrin neulan avulla, mikä voi aiheuttaa ihmisperäisiä virheitä. Siksi tapauksissa, joissa vaaditaan korkeampaa tarkkuutta, käytetään yleensä tarkempia menetelmiä, kuten mainittua Wheatstonen silta-menetelmää tai muita tarkkoja mittauslaitteita.