Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
meth-4.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
22.04.2019
Размер:
2.16 Mб
Скачать

59

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

для студентів всіх спеціальностей

ЕЛЕКТРИКА

4

ЗАТВЕРЖЕНО

на засіданні кафедри фізики

протокол № ___ від «___» ___________ 2010 р.

КИЇВ КНУТД 2010

УДК 51.(07)

О-62

Методичні вказівки до лабораторних робіт для студентів всіх спеціальностей. / Упор.: - Київ: КНУТД, 2010. – хх с. Укр. мовою.

Упорядники:

Відповідальний за випуск:

Передмова

Фізичний практикум має на меті дати можливість студенту самому спостеріга­ти основні фізичні явища, навчитись використовувати вимірювальні прилади, познайомитись з найважливішими методами вимірювань. Важливо отримати і закріпити навики ведення лабораторного протоколу, побудови графіків, оцінки достовірності отриманих результатів.

Для виконання лабораторної роботи студенту потрібно ознайомитись з описанням роботи, теорією фізичних явищ, які в ній вивчаються, експериментальною установкою. Теорія майбутньої лабораторної роботи вивчається за підручниками, конспектом лекцій, методичними вказівками.

При підготовці до лабораторної роботи в зошиті для лабораторних робіт складається протокол згідно інструкцій в методичних вказівках. До нього слід записати короткі теоретичні відомості про суть фізичного явища, що вивчається, основні розрахункові формули для вимірюваних фізичних величин та їх похибок, побудувати таблиці для запису вимірюваних величин, накреслити принципову схему установки.

Виконавши всі необхідні вимірювання і записавши їх до протоколу їх потрібно показати викладачу для перевірки. Бажано зробити контрольний розрахунок по одному з отриманих наборів експериментальних даних.

До наступного заняття результати вимірювань потрібно обробити згідно методичних вказівок: побудувати графіки, виконати обчислення шуканих величин і їх похибки, правильно округлити і записати остаточні результати. Потрібно опрацювати теоретичний матеріал і, для самоконтролю, відповісти на контрольні запитання.

1 Інструкції по підготовці і виконанню лабораторних робіт

1.1 Вимірювання фізичних величин і розрахунок похибок вимірювання

1.1.1 Основні поняття

Фізичною величиною називається властивість, однакова в якісному відношенні для багатьох фізичних об’єктів, але різна в кількісному відношенні. Наприклад, напруга – властивість, яку мають всі джерела електричної енергії, але значення напруги конкретного джерела може бути характерним тільки для нього. Вимірювання – це знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів. Поміряти фізичну величину – означає визначити, скільки разів в ній вміщується однорідна величина, прийнята за одиницю міри. Наприклад, виміряти довжину якогось об’єкту означає визначити скільки мір довжини – метрів потрібно щоб отримати довжину вимірюваного об’єкту. Таким чином, результатом вимірювання є іменоване число.

Фізичні вимірювання можна розділити на прямі і посередні (непрямі). Прямими називаються вимірювання фізичних величин, які проводяться шляхом прямого порівняння вимірюваної величини і її міри чи шкали приладу, наприклад вимірюючи довжину предмету лінійкою. Непрямими називаються вимірювання фізичних величин, які є результатом перерахунку значень інших величин, отриманих прямими вимірюваннями. Наприклад, можна визначити об'єм циліндра вимірявши штангельциркулем його діаметр і висоту і потім провівши відповідні обчислення.

Провести вимірювання фізичних величин абсолютно точно неможливо, оскільки кожне вимірювання має свою похибку – різницю між істинним значенням фізичної величини і результатом її вимірювання. За характером появи похибки вимірювання поділяються на випадкові, систематичні і промахи.

Випадкові похибки - це похибки, що непередбачувано змінюють свою величину та знак при повторних вимірах. Так довжину предмета можна вимірювати поклавши на нього лінійку і дивлячись на шкалу лінійки під різними кутами. Якщо шкалу нанесено на верхній поверхні лінійки, то при вимірюванні виникне похибка. Пряма, що сполучає око спостерігача і поділку на шкалі лінійки, що відповідає істинному розміру тіла, співпадатиме з краєм тіла тільки тоді, коли вона перпендикулярна до поверхні лінійки. В противному разі виникне похибка, пропорційна товщині лінійки. Виключити всі випадкові похибки принципово неможливо. Але, якщо в результатах вимірювання є повторюваність, то за результат вимірювання можна прийняти середнє арифметичне значення кількох послідовних вимірів, для якого випадкові похибки в значній мірі компенсуються.

Систематичні похибки - похибки, які зберігають в процесі вимірювання свою величину і знак, або змінюються за відомим законом. Вони найчастіше пов'язані з похибками приладів, методикою вимірювання і обмеженістю математичної моделі явища, коли не враховуються в повній мірі його характеристики. Наприклад, помилки при градуюванні шкали приладу, вимірювання приладами за граничними межами умов їх застосування та інше. Систематичні похибки можна виявити замінивши вимірювану величину еталоном, вимірявши одну і ту величину більш точним приладом чи використавши більш точні методи вимірювання. Виявлена систематична похибка може бути виключена з результату вимірювання (корекція похибок), але не повністю, оскільки більш точний прилад має свої систематичні похибки.

Оцінюючи характер випадкових і систематичних похибок можна зробити висновок: при наявності випадкових похибок результат вимірювання коливається біля істинного значення вимірюваної величини, а при систематичній похибці — біля значення, зміщеного на величину систематичної похибки від істинного.

Промахами є результатом грубих порушень умов вимірів, невірних записів результатів вимірів чи інших причин, що приводять до результатів вимірів, які різко випадають з всього ряду вимірів. Такі результати повинні бути виключені з розгляду до кінцевої обробки результатів вимірювання.

За джерелом виникнення похибок їх поділяють на методичні та інструментальні. Методичні похибки зумовлені, як було сказано вище, недосконалістю методики вимірювання і обмеженістю математичної моделі явища, що не враховує в повній мірі всі його характеристики. Інструментальні похибки - похибки приладів, обумовлені неточністю їх градуювання, вимірюваннями за граничними межами умов застосування приладів і т. д.

Основною характеристикою вимірювання є точність, яка характеризується показниками точності:

- інтервал, в якому похибка вимірювання знаходиться з заданою імовірністю;

- інтервал, в якому систематична складова похибки вимірювання знаходиться з заданою імовірністю;

- числові характеристики систематичної складової похибки вимірювання;

- числові характеристики випадкової складової похибки вимірювання;

- функція розподілу (густина імовірності) систематичної складової похибки вимірювання;

- функція розподілу (густина імовірності) випадкової складової похибки вимірювання.

На практиці в залежності від мети і вимог до точності вимірювання визначаються всі, або частина перелічених вище показників точності. Точність вимірювання можна виразити вказавши, наприклад, результат вимірювання, і інтервал в якому знаходиться похибка вимірювання з заданою точністю: U = (12,3В ± 0,4) В; P = 0,95. Цей запис означає, що результат вимірювання напруги рівний 12,3В, похибка знаходиться в інтервалі В з імовірністю 95%.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]