Waarom wordt alleen de halve afwijkingmethode gebruikt om de weerstand van een galvanometer te bepalen?

Principes van de Half-afwijking Methode

De Half-afwijking Methode is een techniek die wordt gebruikt om de interne weerstand van een galvanometer te meten. Deze methode wordt voornamelijk toegepast omdat hij relatief eenvoudig is en geen extra precisie-instrumenten of complexe schakelingen vereist. Hieronder staan de redenen voor het gebruik van de half-afwijking methode samen met de onderliggende principes:

Basisprincipes van de Half-afwijking Methode

Initiële toestand: Verbind eerst de galvanometer met een bekende spanningbron zodat de naald van de galvanometer volledige afwijking bereikt. Op dit moment is de stroom door de galvanometer I, waarbij de interne weerstand van de galvanometer G wordt aangenomen.

Weerstand toevoegen: Plaats vervolgens een variabele weerstand R in serie met de tak van de galvanometer en pas deze weerstand aan tot de naald van de galvanometer op de helft van zijn oorspronkelijke positie wijst. Op dit moment is de stroom door de galvanometer gedaald tot I/2.

Galvanometerweerstand berekenen: Volgens Ohm's Wet en het principe van de spanningdeeler, wanneer de afwijking van de galvanometer gehalveerd is, wordt ook de spanning over de galvanometer gehalveerd. Daarom kan worden geconcludeerd dat de spanning over de galvanometer VG gelijk is aan de spanning over de externe weerstand VR. Aangezien de stroom ook gehalveerd is, hebben we:

Dit betekent dat wanneer de afwijking van de galvanometer gehalveerd is, de waarde van de externe weerstand R gelijk is aan de interne weerstand G van de galvanometer.

Waarom alleen de Half-afwijking Methode gebruiken?

• Vereenvoudigd meetproces: De half-afwijking methode vereist slechts een eenvoudige experimentele opstelling—een spanningsbron, een galvanometer en een variabele weerstand. Het vereist geen nauwkeurige kennis van de spanningswaarde van de spanningsbron of de exacte stroomwaarden; het is voldoende om veranderingen in de naald van de galvanometer te observeren.

• Complexe berekeningen vermijden: In vergelijking met andere methoden, zoals de Wheatstonebrugmethode, bevat de half-afwijking methode geen complexe evenwichtsvoorwaarden of vergelijkingen, waardoor hij gemakkelijker te begrijpen en te bedienen is.

• Directe lezing: Door direct de positieveranderingen van de naald van de galvanometer te observeren, kunnen resultaten snel worden verkregen, wat de meettijd en bronnen van fouten reduceert.

• Geschikt voor educatieve demonstraties: Voor studenten is dit een intuïtieve en gemakkelijk te begrijpen methode die helpt bij het begrijpen van basisbeginselen van schakelingen en natuurkundige wetten, zoals Ohm's Wet en het principe van de spanningdeeler.

Het is echter belangrijk op te merken dat hoewel de half-afwijking methode handig en snel is, deze ook beperkingen heeft. Bijvoorbeeld, als de galvanometer zelf niet-lineaire responskenmerken vertoont, kan deze methode niet accuraat genoeg zijn. Bovendien is deze methode afhankelijk van visuele beoordeling van de naald van de galvanometer, wat menselijke fouten kan veroorzaken. Daarom worden in gevallen waar hoge precisie vereist is, meestal accuratere methoden zoals de genoemde Wheatstonebrugmethode of andere hoogprecisie testapparatuur gebruikt.