otchet_po_laboratornoy_rabote_1

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский Горный университет»

Кафедра общей и технической физики

ОТЧЁТ

По лабораторной работе №1

«Оценка точности прямых и косвенных измерений»

Выполнил студент группы ПЭ-18-2 Смирнов В.А,

Проверил: Преподаватель Скалецкая И.Е.

Санкт-Петербург

2018

Содержание отчета

Цель работы: обработать данные прямых и косвенных измерений физических величин.

Возникновение погрешностей в ходе измерений: при измерении физических величин с помощью даже самых точных и совершенных средств и методов их результат всегда отличается от истинного значения измеряемой физической величины, т.е. определяется с некоторой погрешностью.

Погрешность средств измерения - это разность между результатом измерения величины и настоящим (действительным) значением этой величины. Для рабочего средства измерения настоящим (действительным) значением измеряемой величины считается показание рабочего эталона более низкого разряда.

Причины возникновения погрешностей:

- несовершенство измерительных приборов (инструментальные погрешности),

- несовершенство выбранного метода измерений или влияния лабораторных приборов на измеряемую величину (методологические погрешности),

- влияние внешних условий на одну или несколько величин, влияющих на результат, например, температуры, влажности воздуха, внешних электрических и магнитных полей и т.п. (внешние погрешности),

- неправильный отсчет показаний приборов, невнимательность и небрежность исследователя (субъективные погрешности).

Прямое измерение - измерение, проводимое прямым методом, при котором искомое значение физической величины получают путем сравнения этой величины с ее единицей.

Косвенное измерение - вычисление измеряемой величины по некоторой расчетной формуле, куда входят константы и результаты прямых измерений.

Класс точности - основная метрологическая характеристика прибора, определяющая допустимые значения основных и дополнительных погрешностей, влияющих на точность измерения.

Закон Ома для участка цепи: сила тока I, текущего по металлическому проводнику (при отсутствии сторонних сил), пропорциональна падению напряжения U на проводнике:

I = U/R,

где I - сила тока в цепи, [I] = A (Ампер); U - напряжение в цепи, [U] = В (вольт); R - сопротивление проводника, [R] = Ом.

R = рl/S,

Где - p удельное сопротивление, [p]= Ом·м ; l - длина проводника, [l] = м (метр); S - площадь поперечного сечения, [S] = м²

Удельное сопротивление характеризует способность вещества проводить электрический ток и зависит от химической природы вещества и условий в которых находится проводник.

p = RS/l

Площадь поперечного сечения S рассчитывается по измеренному значению диаметра d:

S = πd²/4

Сопротивление R вычисляется по измеренным значениям напряжения U и тока I в цепи согласно закону Ома:

R = U/I

Исходя из выше указанных формул, получается выражение для нахождения удельного сопротивления:

p = Uπd²/4Il

Величины l, d, U и I измеряются соответствующими приборами с определенной точностью. В общем случае результат любого измерения величины х представляют в виде

где - погрешность или ошибка в измерениях х.

Измерения величины тока I и напряжения U проводят с помощью электроизмерительных приборов (амперметра и вольтметра). Точность этих приборов характеризуют приведенной погрешностью

где х_пр - наибольшее значение величины, которое может быть измерено по шкале прибора.

Приведенная погрешность, измеренная в процентах, определяет класс точности прибора (указан на шкале).

Абсолютная погрешность прибора в любом месте шкалы

         

где К - класс точности прибора.

Основные расчётные формулы:

Формулы погрешности косвенных измерений:

_d

ΔR

_R

Схема установки:

АB-исследуемый участок

Таблица 1

Прибор	d1	d2	d3	d4	d5	d6	d7	d8	d9	d10			d
Размерность	М 10-3	М 10-3	М 10-3	М 10-3	М 10-3	М 10-33	М 10-3	М 10-3	М 10-3	М 10-3	М 10-3	М 10-3	М 10-3
Штангенциркуль	0,50	0,55	0,60	0,55	0,50	0,50	0,55	0,50	0,60	0,50	0,535	0,01	0,0055
Микрометр	0,50	0,56	0,58	0,55	0,52	0,51	0,57	0,48	0,56	0,52	0,535	0,016	0,0046

Прибор
Размерность	10-2	10-2
Штангенциркуль	0,0186	0,01
Микрометр	0,0299	0,0086

Таблица 2:

№ опыта Размерность	l м 10-2	Δl м 10-2	I А 10-3	ΔI А 10-3	U В	ΔU , B	R ОМ	ΔR ОМ 10-2	R ОМ 10-2
1	5	0,05	3,75	200	0,10	0,0225	0,5	14,2	11,767
2	10	0,05	3,75	200	0,15	0,0225	0,75	14,2	11,767
3	15	0,05	3,75	200	0,18	0,0225	0,9	14,2	11,767
4	20	0,05	3,75	200	0,23	0,0225	1,15	14,2	11,767
5	25	0,05	3,75	200	0,26	0,0225	1,3	14,2	11,767
6	30	0,05	3,75	200	0,30	0,0225	1,5	14,2	11,767
7	35	0,05	3,75	200	0,34	0,0225	1,7	14,2	11,767
8	40	0,05	3,75	200	0,40	0,0225	2	14,2	11,767
9	45	0,05	3,75	200	0,44	0,0225	2,2	14,2	11,767
10	50	0,05	3,75	200	0,47	0,0225	2,35	14,2	11,767

Пример вычислений:

_d

ΔR

_R

ГРАФИК

Таблица данных для графика:

l, м	R, Ом
0,05	0,5
0,1	0,75
0,15	0,9
0,2	1,15
0,25	1,3
0,3	1,5
0,35	1,7
0,4	2
0,45	2,2
0,5	2,35

Расчёты:

1) где

2)

3) =

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 микрометра. Результаты получились следующие:

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 сопротивления.