Главная страница
Навигация по странице:

  • МИНИСТЕРСТВО науки и высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

  • САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра общей и технической физикиОТЧЕТ По лабораторной работе № 1

  • Цель работы Обработать данные прямых и косвенных измерений физических величин.Краткое теоретическое содержание Явление, изучаемое в работе

  • Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин

  • Законы и соотношения (использованные при выводе расчетной формулы)

  • Схема экспериментальной установки

  • Основные расчетные формулы

  • Формулы погрешности прямых измерений

  • Формулы погрешности косвенных измерений

  • Таблицы с результатами измерений и вычислений

  • Физ. величина d 1 d 2 d 3

  • Ед.изм. Прибор

  • График зависимости сопротивления от длины проволоки

    		•

    отчет1. Санктпетербургский горный университет


    Скачать 182.41 Kb.
    НазваниеСанктпетербургский горный университет
    Дата15.12.2021
    Размер182.41 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаотчет1.docx
    ТипОтчет
    #305133

    ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



    МИНИСТЕРСТВО науки и высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

    САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

    Кафедра общей и технической физики

    ОТЧЕТ

    По лабораторной работе № 1

    По дисциплине Физика

    (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

    Тема работы: Оценка точности прямых и косвенных измерений

    Выполнил: студент гр. xxx xxx

    (шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)

    Оценка:

    Дата:

    Проверил:

    (должность) (подпись) (Ф.И.О.)

    Санкт-Петербург

    2021

    Цель работы

    Обработать данные прямых и косвенных измерений физических величин.

    Краткое теоретическое содержание

    Явление, изучаемое в работе: возникновение электрического тока

    Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин:

    Сила тока – физическая величина, характеризующая электрический ток и численно равная заряду, проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени

    Электрическое напряжение – работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда из одной точки проводника в другую.

    Электрическое сопротивление – физическая величина, характеризующая способность проводника пропускать электрический ток.

    Прямые измерения – измерения, при которых значение искомой величины непосредственно регистрируется по показаниям измерительного прибора.

    Косвенные измерения – измерения, при которых значение искомой величины не может быть измерено непосредственно прибором, а выражается посредством формулы через измеряемые величины.

    Погрешность измерения – отклонение измеренного значения величины от ее истинного (действительного) значения. Погрешность измерения является характеристикой точности измерения.

    Систематическая погрешность – погрешность, которая остается постоянной на протяжении всей серии измерений.

    Случайные погрешности – погрешности, меняющиеся от опыта к опыту. Могут обуславливаться вибрацией и колебаниями, либо физической изношенностью измерительного прибора.

    Абсолютная приборная погрешность – разность между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины. Вычисляется по формуле:

    ,

    где K – класс точности прибора, xпр – предельное значение величины, которое может быть измерено по шкале прибора.

    Штангенциркуль – физический прибор, предназначенный для измерения диаметра проволоки.

    Микрометр – физический прибор, предназначенный для измерения диаметра проволоки (с большей точностью, чем у штангенциркуля).

    Законы и соотношения (использованные при выводе расчетной формулы):

    Закон Ома для участка цепи – закон, утверждающий, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка:

    ,

    где I – сила тока (А); U – напряжение на проводнике (В); R – сопротивление проводника (Ом).

    Сопротивление однородного цилиндрического проводника R зависит от его формы, размеров, а также свойств материала, из которого он изготовлен:

    ,

    где, - длина проводника (м); S - площадь его поперечного сечения (м2);  - удельное сопротивление (Ом м).

    Площадь поперечного сечения (S) рассчитывается по формуле с использованием измеренного значения диаметра (d, м):



    Сопротивление R = U/ Iвычисляется по измеренным значениям напряжения U и тока I в цепи согласно закону Ома. Таким образом, значение экспериментального удельного сопротивления можно вычислить по формуле:



    Схема экспериментальной установки




    Вольтметр







    Амперметр


    Основные расчетные формулы

    1. Среднее значение диаметра проволоки, м:

    , где

    d1, d2, d3,…, dn – серия результаттов измерения диаметра, м

    n – число измерений

    1. Сопротивление проводника, Ом :

    ,

    где U – напряжение, В

    I – сила тока, А

    1. Среднее удельное сопротивление, вычисленное графически, Ом‧м:

    ,

    где – среднее значение диаметра проволоки, м



    – изменение длины проволоки, м

    – абсолютная погрешность сопротивления, Ом

    1. Экспериментальное значение удельного сопротивления, Ом∙м:

    , где

    – среднее значение напряжения, В

    – среднее значение силы тока, А

    – изменение длины проволоки, м

    – среднее значение диаметра проволоки, м

    Формулы погрешности прямых измерений

    1. Величина средней абсолютной ошибки диаметра, м:



    1. Средняя квадратичная ошибка измерений диаметра, м:



    1. Абсолютная погрешность прибора



    Для вольтметра: , В

    Для амперметра: , А

    где К – класс точности прибора

    – предельное значение шкал измерительных приборов

    1. Средняя квадратичная ошибка диаметра, м:



    Формулы погрешности косвенных измерений

    1. Абсолютная погрешность измерения сопротивления, Ом:



    1. Средняя квадратичная погрешность сопротивления, Ом:



    1. Средняя квадратичная погрешность удельного сопротивления, Ом∙м:



    1. Средняя абсолютная погрешность измерения удельного сопротивления, Ом∙м:



    Таблицы с результатами измерений и вычислений

    Таблица 1 – Технические данные прибора

    № п.п.
    Название прибора
    Пределы измерений
    Цена деления
    Класс точности
    Число делений
    Абсолютная приборная погрешность

    1
    Штангенциркуль
    25 см
    0,05
    -
    -
    0,05 мм

    2
    Вольтметр
    1,5 В
    0.05 В
    1,5
    30
    0,0225 В

    3
    Миллиамперметр
    250 мА
    5 мА
    1,5
    50
    3,75 мА

    4
    Линейка
    51см
    1 мм
    -
    510
    0,5 мм

    5
    Микрометр
    45 мм
    0,01 мм
    -
    -
    0,01 мм


    Физ. величина
    d1
    d2
    d3
    d4
    d5
    d6
    d7
    d8
    d9
    d10










    Ед.изм.

    Прибор
    мм
    мм
    мм
    мм
    мм
    мм
    мм
    мм
    мм
    мм
    мм
    мм
    мм
    -
    -

    Штангенциркуль
    0,4
    0,45
    0,4
    0,45
    0,4
    0,4
    0,45
    0,4
    0,4
    0,35
    0,41
    0,024
    0,010
    0,059
    0,024

    Микрометр
    0,36
    0,41
    0,35
    0,39
    0,36
    0,37
    0,38
    0,36
    0,41
    0,41
    0,38
    0,020
    0,007
    0,053
    0,018
    Таблица 2 – Результаты измерений диаметра проволоки

    Таблица 3 – Результаты измерений тока и напряжений

    Физическая величина


















    Ед.изм.

    № опыта
    м
    м
    А
    А
    В
    В
    Ом
    Ом
    Ом

    1
    0,05









    0,10



    0,53
    0,13
    0,12

    2
    0,10









    0,20



    1,05
    0,14
    0,12

    3
    0,15









    0,25



    1,32
    0,14
    0,12

    4
    0,20









    0,35



    1,84
    0,15
    0,12

    5
    0,25
    0,001
    0,19
    0,00375
    0,40
    0,0225
    2,11
    0,16
    0,13

    6
    0,30









    0,50



    2,63
    0,17
    0,13

    7
    0,35









    0,55



    2,89
    0,18
    0,13

    8
    0,40









    0,65



    3,42
    0,19
    0,14

    9
    0,45









    0,75



    3,95
    0,20
    0,14

    10
    0,50









    0,80



    4,21
    0.20
    0,14



    Основные расчетные формулы

    мм (штангенциркуль)

    мм (микрометр)

    мм (штангенциркуль)

    (микрометр)

    мм (штангенциркуль)

    =0,007 мм (микрометр)

    м

    А

    В

    Ом

    А

    В

    Ом

    Ом

    Ом

    Ом∙м

    Ом∙м

    Ом∙м

    График зависимости сопротивления от длины проволоки

    L (см)
    R (Ом)

    5
    0,53

    10
    1,05

    15
    1,32

    20
    1,84

    25
    2,11

    30
    2,63

    35
    2,89

    40
    3,42

    45
    3,95

    50
    4,21



    По графику видно, что точки лежат на одной расчетной прямой в пределах точности измерений. Следовательно, между сопротивлением и длиной проводника линейная зависимость.

    Тангенс угла наклона прямой к оси:

    =0,104

    Ом∙м

    Конечные результаты

    Ом∙м

    Ом∙м

    Вывод

    В ходе данной лабораторной работы была проведена обработка данных прямых и косвенных измерений физических величин. В процессе выполнения этой работы было рассчитано значение удельного сопротивления проволоки, а также погрешность косвенных измерений удельного сопротивления. В процессе измерений проволоки мною были использованы два прибора: штангенциркуль и микрометр, но для уменьшения погрешности при вычислениях были использованы значения микрометра. Полученная погрешность имеет небольшое значение, что дает право говорить об отсутствии грубых ошибок при измерениях и вычислениях.

    написать администратору сайта