Кафедра физики
Оценка точности прямых и косвенных измерений
Выполнил: студентка гр. СПС-12 _____________ _Добровольская А. А.
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: _____________ _Иванов А.С.
(подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
Цель работы:
Провести прямые и косвенные измерения физических величин. Выполнить оценку точности измерений.
Расчетные формулы:
Сопротивление R вычисляется по измеренным значениям напряжения U и тока I согласно закону Ома для участка цепи:
(1).
Таким образом,
(2).
Измерение длины l проволоки проводится однократно линейкой. Погрешность измерения линейкой определяется как половина цены наименьшего деления.
Значения тока I и напряжения U измеряют однократно с помощью электромагнитных приборов (амперметра и вольтметра). Погрешность
и
этих измерений определяется по классу точности, который указан на шкале приборов:
,
, где К – класс точности приборов;
и
- наибольшие значения силы тока и напряжения, которые могут быть измерены по шкале прибора.
Диаметр проволоки измеряется многократно штангенциркулем и микрометром. Проведя n измерений, получим серию результатов: d1, d2, d3,…, dn. Как величина случайная диаметр варьирует около некоторого среднего значения, которое определяется как среднее арифметическое:

Средняя абсолютная ошибка:
(3)
Средняя квадратичная ошибка:
(4)
Если ошибка меньше точности используемого прибора, то за величину ошибки следует принять последнюю.
Сопротивление R и удельное сопротивление
определяются косвенно, то есть вычисляются по формулам (1) и (2). Погрешности в определении этих величин выражаются через погрешности измеренных величин и вычисляются по формулам:
· средняя абсолютная погрешность измерения сопротивления

· средняя квадратичная погрешность измерения сопротивления

· средняя абсолютная погрешность измерения удельного сопротивления

· средняя квадратичная погрешность измерения удельного сопротивления

Схема установки:

АВ - исследуемый участок
e - источник тока
V – вольтметр
А - амперметр
Результаты измерений диаметра проволоки штангенциркулем и микрометром:
| Диаметр | Штангенциркуль | Микрометр |
| Размерность | ||
|
| |
| d1 | 0,55 | 0,33 |
| d2 | 0,50 | 0,32 |
| d3 | 0,45 | 0,32 |
| d4 | 0,60 | 0,34 |
| d5 | 0,65 | 0,35 |
| d6 | 0,55 | 0,34 |
| d7 | 0,50 | 0,33 |
| d8 | 0,60 | 0,35 |
| d9 | 0,50 | 0,33 |
| d10 | 0,55 | 0,34 |
| 0,545 | 0,335 |
| 0,046 | 0,009 |
d
| 0,018929 | 0,003415 |
| 0,084403 | 0,0268 |
| 0,034732 | 0,010194 |
Результаты измерений тока и напряжения:
| Номер опыта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Ом | |
| 0,0125 | 0,12 | 0,00075 | 0,6 | 0,013635 | 0,00375 | ||||
| 0,0125 | 0,2 | 0,00075 | 0,00825 | 0,00375 | |||||
| 0,0125 | 0,27 | 0,00075 | 1,35 | 0,006135 | 0,00375 | ||||
| 0,0125 | 0,33 | 0,00075 | 1,65 | 0,005044 | 0,00375 | ||||
| 0,0125 | 0,4 | 0,00075 | 0,004185 | 0,00375 | |||||
| 0,0125 | 0,47 | 0,00075 | 2,35 | 0,003581 | 0,00375 | ||||
| 0,0125 | 0,54 | 0,00075 | 2,7 | 0,003135 | 0,00375 | ||||
| 0,0125 | 0,59 | 0,00075 | 2,95 | 0,002880 | 0,00375 | ||||
| 0,0125 | 0,66 | 0,00075 | 3,3 | 0,002589 | 0,00375 | ||||
| 0,0125 | 0,74 | 0,00075 | 3,7 | 0,002324 | 0,00375 |

| Физ. величина |
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 10,25 | 7,443 | 2,62 | 1,845 | |
| 8,0384 | 7,443 | 2,62 | 1,845 | |
| 7,23456 | 7,443 | 2,62 | 1,845 | |
| 7,48654 | 7,443 | 2,62 | 1,845 | |
| 7,6930 | 7,443 | 2,62 | 1,845 | |
| 7,1084 | 7,443 | 2,62 | 1,845 | |
| 6,59467 | 7,443 | 2,62 | 1,845 | |
| 7,09198 | 7,443 | 2,62 | 1,845 | |
| 6,26901 | 7,443 | 2,62 | 1,845 | |
| 6,7152 | 7,443 | 2,62 | 1,845 |
Окончательный ответ:


Примеры расчетов:












График зависимости R=f(l)
| l, м | R, Ом |
| 0,05 | 0,6 |
| 0,1 | |
| 0,15 | 1,35 |
| 0,2 | 1,65 |
| 0,25 | |
| 0,3 | 2,35 |
| 0,35 | 2,7 |
| 0,4 | 2,95 |
| 0,45 | 3,3 |
| 0,5 | 3,7 |

Графически среднее значение удельного сопротивления:
, где 







0,13+-0,01
Окончательные результаты:


R =

R=2,16
0,00481 (Ом)

R=2,16
0,00375 (Ом)
Вывод:
В данной лабораторной работе мною были произведены измерения и вычисления для определения удельного сопротивления предложенного проводника. В процессе измерений мною были использованы два прибора: штангенциркуль и микрометр, но для уменьшения погрешности, при вычислении были использованы значения штангенциркуля.
Полученная погрешность имеет небольшое значение, что даёт право говорить об отсутствии грубых ошибок при измерениях и вычислениях. Следуя из всего вышесказанного можно сделать вывод, что данный метод вычисления, при данных приборах можно использовать для определения удельного сопротивлении.
d