Miért használják kizárólag a fél eltolási módszert egy galvanométer ellenállásának meghatározására?
A fél-eltérési módszer alapelvei
A fél-eltérési módszer egy technika, amelyet galvanométer belső ellenállásának mérésére használnak. Ez a módszer elsősorban azért alkalmazott, mert relatíve egyszerű, és nem igényel további pontossági eszközöket vagy bonyolult áramkörbeállításokat. Az alábbiakban találhatók a fél-eltérési módszer használatának okai és az alapelvei:
A fél-eltérési módszer alapelvei
Kezdeti állapot: Először csatlakoztassuk a galvanométert egy ismert feszültségforráshoz, hogy a galvanométer születő elérje a teljes skálát. Ebben a pillanatban az áram, amely áthalad a galvanométern, I, feltételezve, hogy a galvanométer belső ellenállása G.
Ellenállás hozzáadása: Ezután helyezzünk be egy változtatható ellenállást R sorba a galvanométer ágával, és adjuk meg ezt az ellenállást, amíg a galvanométer születő felére nehezedik. Ebben a pillanatban az áram, amely áthalad a galvanométern, I/2 lesz.
Galvanométer ellenállásának kiszámítása: Ohm törvénye és a feszültségosztó elv szerint, amikor a galvanométer eltérése feleakkora, a rajta lévő feszültség is feleakkora lesz. Így következtethetünk, hogy a galvanométeren lévő feszültség VG megegyezik a külső ellenállás VR-en lévő feszültséggel. Mivel az áram is feleakkora, így:
Ez azt jelenti, hogy amikor a galvanométer eltérése feleakkora, a külső ellenállás R értéke megegyezik a galvanométer belső ellenállásával G.
Miért csak a fél-eltérési módszert használjuk?
Egyszerűbb mérési folyamat: A fél-eltérési módszer csak egy egyszerű kísérleti beállítást igényel—egy tápegységet, egy galvanométert és egy változtatható ellenállást. Nem szükséges pontos ismeret a tápegység feszültségéről vagy a pontos áramerősségről, csak a galvanométer születő változásainak megfigyelése szükséges.
Összetett számítások elkerülése: Más módszerekkel, például a Wheatstone-híd módszerrel szemben, a fél-eltérési módszer nem igényel összetett egyensúlyi feltételeket vagy egyenletek megoldását, így könnyebb megérteni és kezelni.
Közvetlen olvasás: A galvanométer születő pozícióváltozásának közvetlen megfigyelésével gyorsan kaphatunk eredményeket, csökkentve a mérési időt és a hibaforrásokat.
Egyszerű tanári bemutatás: A diákok számára ez egy intuitív és könnyen megértendő módszer, ami segít a zárt áramkörök alapfogalmait és fizikai törvényeket, mint például Ohm törvényét és a feszültségosztó elvét, megérteni.
Fontos azonban megjegyezni, hogy bár a fél-eltérési módszer kényelmes és gyors, vannak korlátai is. Például, ha a galvanométer maga nemlineáris válaszjellelmeket mutat, akkor ez a módszer nem lesz eléggé pontos. Emellett ez a módszer a galvanométer születő szemmel látható megítélésére támaszkodik, ami emberi hibákat is bevezethet. Tehát, amikor magasabb pontosság szükséges, általában precízebb módszereket, mint a már említett Wheatstone-híd módszert vagy más nagy pontosságú vizsgálóeszközöket használnak.
