5. Проведение физических измерений и оформление полученных результатов

При физических измерениях экспериментатору не­обходимо выполнить три последовательные операции: установка приборов, наблюдение и отсчет.

Правильная установка приборов во многом определяет ус­пех эксперимента. Безусловно, что установку можно провести только после внимательного ознакомления с характеристиками применяемых приборов (паспорт, инструкция). При этом необхо­димо учитывать целый ряд условий:

а) горизонтальность или вертикальность прибора;

б) температуру и влажность;

в) экранировка;

г) стабильность и правильный выбор источников питания;

д) проверка нулевой точки или градуировка;

е) проверка исправности прибора и правильности его вклю­чения; и так далее.

Наблюдение и отсчет обычно идут друг за другом, но ино­гда бывают разделены во времени. Например, осциллограмма фо­тографируется или запись результата производится самописцем.

Поскольку задачей экспериментатора является получение результата с минимальной погрешностью, то возникает вопрос, с какой точностью должны быть произведены отдельные измере­ния при косвенном определении измеряемой величины.

В большинстве своем формула для определения относи­тельной ошибки является суммой членов вида:

,

где - результат отдельный измерений; - их абсолютные ошибки.

В приведенном выше примере измерения удельного сопротивления было получено следующее выражение для отно­сительной ошибки:

.

Если величины имеют следующие значения:

Ом, ,

В, В, ,

см, см, ,

см, см, ,

см, см, .

Полная относительная ошибка составляет:

Этот пример наглядно показывает, какое из непосредствен­ных измерений оказывает наибольшее влияние на точность окон­чательного результата. Очевидно, что таким является наименее точное измерение - в данном случае, измерения линейных разме­ров и, главным образом, толщины.

Если вдвое повысить точность измерения линейных раз­меров, то суммарная относительная ошибка будет составлять 0,89%.

Подобный предварительный анализ показывает, за счет уточнения каких измерений можно уменьшить общую погреш­ность результата. С другой стороны, очевидно, что нет необхо­димости при отдельных измерениях далеко выходить за пределы точности наименее точно измеряемой величины (в данном случае геометрических размеров). Если в рассмотренном примере будет произведено измерение падения напряжения с гораздо меньшей степенью точности (используя другой прибор), например до 0,05 % (вместо 0,005 %), то это очень мало повлияет на результат (вместо 1,77 % будет 1,87 %).

Примечание: Следует обратить внимание на величины, которые входят в расчетную формулу в положительной степени, большей единицы, так как в этом случае происходит умножение ошибки на показатель степени.

6. Запись экспериментальных результатов

Правильная запись результатов эксперимента во многом определяет его успех и возможность дальнейшей обработки. Со­вершенно необходимо вести запись первичных результатов на­блюдений. Этот особенно относится к работе с многопредельны­ми электроизмерительными приборами. Для того, чтобы избе­жать грубых ошибок, надо записывать в таблице:

а) число делений шкалы наблюдаемого показания

б) диапазон прибора.

Например, на миллиамперметре со шкалой 0,3 мА на 75 де­лений получено показание 40 делений, измеряемый ток составля­ет 0,16 мА. Для записи результатов можно рекомендовать форму, приведенную в табл. 5.

Таблица 5

Прибор№159371 миллиамперметр	Класс точности 0,2
Показание (число делений)	Шкала (диапазон)	I, мА
40	0,3 мА/75 дел.	0,16 мА