Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования Московской области

Московский государственный областной университет

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Электричество и магнетизм

Оптика

Факультет технологии

и предпринимательства

Москва - 2008

Лабораторный практикум. Электричество и магнетизм  Оптика.  М.: МГОУ, 2008.  50 с.

Данное пособие предназначено для студентов Факультета технологии и предпринимательства МГОУ, изучающих разделы «Электричество и магнетизм» и «Оптика» II-й части курса общей физики.

Лабораторный практикум содержит описание 8 лабораторных работ, включая краткую теорию, методические указания по выполнению заданий, таблицы для записи экспериментальных данных, контрольные вопросы и список учебной литературы.

В постановке лабораторных работ и составлении их описаний в разные годы принимали участие преподаватели и сотрудники кафедры общей физики.

Составитель: Жачкин В.А., доктор физ.-мат. наук, профессор.

Рецензент: Богданов Д.Л., доктор физ.-мат. наук, профессор.

Введение измерение физических величин и расчет погрешностей измерений

Физической величиной называется качественная и количественная характеристика физических объектов или явлений материального мира. Физическая величина, фиксируемая по размеру, относительно которого определяется количественная характеристика, называется единицей данной физической величины. Численное значение физической величины зависит от системы единиц измерения, в которой она измеряется.

Погрешности измерений

Измерение значений любой физической величины не может быть свободным от ошибок, результат отдельного измерения всегда будет отличаться от истинного значения физической величины. Разность между измеренным и истинным значением величины называется погрешностью измерений.

Погрешности можно разделить на три вида:

1. Систематическая - погрешность, которая при данных условиях опыта остается постоянной. Это погрешности, обусловленные несовершенством приборов, а также методикой проведения опыта или другими факторами (неправильным весом гирь, неточной разбивкой шкалы измерительной линейки, неправильным ходом стрелки секундомера, мертвым временем счетчика, влиянием приборов на измеряемую величину и т.д.).

2. Случайная – погрешность, которая при данных условиях опыта изменяется как по модулю, так и по знаку. Случайные погрешности всегда присутствуют в опытах. При отсутствии систематической погрешности они являются причиной разброса отдельных измерений относительно истинного значения. При наличии систематической погрешности результаты измерений будут иметь разброс относительно смещенного, а не истинного значения измеряемой величины. Случайные погрешности обнаруживаются при проведении многократных измерений, тогда их влияние на результат измерений может быть сведено к минимуму.

3. Грубые ошибки (промахи). К таким ошибкам относится неверная запись показаний прибора, неправильно сделанный отсчет и т.д. Для устранения таких ошибок необходимо аккуратно и тщательно проводить работу и вести запись результатов измерений.

Расчет погрешности измерений

Измерения называются прямыми, если значения величин определяются приборами непосредственно (например, измерение длины линейкой, определение времени секундомером и т. д.). Измерения называются косвенными, если значение измеряемой величины определяется посредством прямых измерений других величин, которые связаны с измеряемой определенной зависимостью.

Случайные погрешности при прямых измерениях

Абсолютная и относительная погрешность. Пусть проведено N измерений одной и той же величины x в отсутствии систематической погрешности. Отдельные результаты измерений имеют вид: x₁, x₂, …, x_N. В качестве наилучшего выбирается среднее значение измеренной величины:

. (1)

Абсолютной погрешностью единичного измерения называется разность вида:

.

Среднее значение абсолютной погрешности N единичных измерений:

(2)

называется средней абсолютной погрешностью.

Относительной погрешностью называется отношение средней абсолютной погрешности к среднему значению измеряемой величины:

. (3)