Dlaczego do pomiaru oporu galwanometru używa się tylko metody połowy odchylenia?

Zasady metody połowy odchylenia

Metoda połowy odchylenia to technika stosowana do pomiaru oporu wewnętrznego galwanometru. Ta metoda jest stosowana głównie dlatego, że jest stosunkowo prosta i nie wymaga dodatkowych precyzyjnych przyrządów ani skomplikowanych układów elektrycznych. Poniżej przedstawione są powody stosowania metody połowy odchylenia oraz jej podstawowe zasady:

Podstawowe zasady metody połowy odchylenia

Stan początkowy: Połącz galwanometr z znanym źródłem napięcia tak, aby wskazówka galwanometru osiągnęła pełne odchylenie skali. W tym momencie prąd przepływający przez galwanometr wynosi I, zakładając, że opór wewnętrzny galwanometru wynosi G.

Dodanie oporu: Następnie umieść zmienny rezystor R szeregowo z gałęzią galwanometru i dostosuj ten rezystor, aż wskazówka galwanometru odchyli się do połowy swojej oryginalnej pozycji. W tym momencie prąd przepływający przez galwanometr zmniejszył się do I/2.

Obliczanie oporu galwanometru: Zgodnie z prawem Ohma i zasadą dzielnika napięcia, gdy odchylenie galwanometru zostaje zmniejszone o połowę, napięcie na galwanometrze również zostaje zmniejszone o połowę. Stąd można wnioskować, że napięcie na galwanometrze VG jest równe napięciu na zewnętrznym rezystorze VR. Ponieważ prąd również został zmniejszony o połowę, mamy:

Oznacza to, że gdy odchylenie galwanometru zostaje zmniejszone o połowę, wartość zewnętrznego rezystora R jest równa oporowi wewnętrznemu G galwanometru.

Dlaczego używać tylko metody połowy odchylenia?

• Uproszczony proces pomiaru: Metoda połowy odchylenia wymaga tylko prostego zestawu doświadczalnego — źródła zasilania, galwanometru i zmiennego rezystora. Nie wymaga dokładnej wiedzy o napięciu źródła zasilania ani dokładnych wartości prądu; wystarczy obserwować zmiany wskazówki galwanometru.

• Unikanie skomplikowanych obliczeń: W porównaniu do innych metod, takich jak metoda mostu Wheatstone'a, metoda połowy odchylenia nie obejmuje skomplikowanych warunków bilansu ani rozwiązywania równań, co czyni ją łatwiejszą do zrozumienia i obsługi.

• Czytanie bezpośrednie: Poprzez bezpośrednie obserwowanie zmian pozycji wskazówki galwanometru, można szybko uzyskać wyniki, co skraca czas pomiaru i źródła błędów.

• Odpowiednia do pokazów edukacyjnych: Dla studentów to intuicyjna i łatwa do zrozumienia metoda, która pomaga uchwycić podstawowe koncepcje obwodów i praw fizycznych, takich jak prawo Ohma i zasada dzielnika napięcia.

Jednak ważne jest zauważyć, że choć metoda połowy odchylenia jest wygodna i szybka, ma również pewne ograniczenia. Na przykład, jeśli galwanometr sam w sobie wykazuje nieliniowe cechy odpowiedzi, ta metoda może nie być wystarczająco dokładna. Dodatkowo, ta metoda polega na wizualnej ocenie wskazówki galwanometru, co może wprowadzać błąd ludzki. Dlatego, w przypadkach, gdy wymagana jest wyższa precyzja, zwykle stosowane są bardziej dokładne metody, takie jak wspomniana metoda mostu Wheatstone'a lub inne precyzyjne urządzenia testowe.