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 |
![]() | 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.