Реклама



Рефераты по философии

Эксперимент - основа естествознания

(страница 8)

Случайные ошибки вызываются факторами, действующими неодинаковым, непредсказуемым образом в каждом отдельном измерении. Они возникают при совокупном действии многих факторов и остаются при устранении грубых и систематических ошибок. Можно назвать многочисленные объективные и субъ­ективные причины случайных ошибок: изменение напряжения в сети при электрических измерениях, неоднородность вещества при определении плотности, изменение условий окружающей среды (температуры, давления), возбужденное состояние произ­водящего измерения и др. Подобные причины приводят к тому, что несколько измерений одной и той же величины дают разлмчные результаты. К случайным ошибкам, кроме того, следует отнести все те ошибки, многочисленные причины которых не­известны или неясны.

Вследствие непредсказуемых обстоятельств случайные ошиб­ки могут как увеличивать, так и уменьшать значения измеряе­мой величины. Обычно случайные ошибки не устраняются — их нельзя избежать в каждом из результатов измерений.

Случайные ошибки подчиняются законам теории вероятно­стей, установленным для случайных явлений. С помощью мето­дов теории вероятностей можно уменьшить влияние случайных ошибок на результат эксперимента. Широко известен нормаль­ный закон распределения случайных ошибок (закон Гаусса), из которого следуют важные выводы:

• малые по модулю ошибки встречаются чаще;

• равные по модулю случайные ошибки разных знаков встречаются одинаково часто;

• с возрастанием точности (уменьшением интервала разброса измеренных значений) плотность случайных ошибок воз­растет.

Теория случайных ошибок позволяет определить наиболее вероятные значения измеряемых величин и возможные отклонения от них. Однако следует отметить, что выводы теории вероятностей справедливы только для достаточно большого числа случайных событий. Поэтому, строго говоря, применение та рии случайных ошибок целесообразно только к сравнителы большому числу измерений. На практике же часто ограничив ются 5—10 измерениями, хотя следует помнить, что увеличен числа измерений уменьшает влияние случайных ошибок. В кц дом конкретном случае устанавливается необходимое число мерений для получения заданной точности.

Приборные ошибки обусловливаются конструктивными о бенностями измерительных приборов. Приборную оши иногда называют точностью измерительного прибора. По ве чине ошибок, которые могут вносить при измерении элекг измерительные приборы, различают семь классов точности п боров, которые обозначаются цифрами: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1 2,5; 4,0. Цифра класса точности показывает величину относ тельной ошибки в процентах при отклонении стрелки прибора последнего деления шкалы. Абсолютная ошибка прибора при любом отклонении стрелки одинакова. Поэтому при меньших отклонениях стрелки относительная ошибка больше. Например если у прибора класса точности 0,5 вся шкала содержит 150 делений, то относительная ошибка при отклонении на все 150 делений составляет 0,5%, а абсолютная ошибка равна 0,75 дeления. При отклонении стрелки на 25 делений абсолютная ошибка та же — 0,75 деления, а относительная ошибка — 3%. Д получения возможно меньших относительных ошибок при по:

зовании измерительными приборами нужно добиваться достаточно большого отклонения стрелки, не меньше, чем на половину шкалы. Для этого нужно выбирать прибор с достаточнной чувствительностью или переходить к меньшим пределам измерений многопредельного прибора.

Измерительные приборы

Большинство приборов, предназначенных для измерения разных физических величин, содержит линейные, угловые или круговые шкалы. Показание того или иного прибора соответствует длине отрезков прямой или дуги. Чем больше точность прибора, тем больше должно быть число делений, на которые разбита шкала. Для одной и той же шкалы с увеличением числа делений расстояние между штрихами уменьшается.

В некоторых приборах для повышения точности измерений пpимeняютcя различные приспособления, позволяющие отсчи­тывать доли деления шкалы. Наиболее широко распространены нониусы и микрометрические винты, они обычно применяются в приборах для измерения длины или угла, в которых части прибора перемещаются относительно друг друга. На одной из частей наносится основная шкала, а на другой — нониус, пред­ставляющий собой небольшую дополнительную шкалу, пере­двигающуюся при измерении вдоль основной шкалы. Удобство отсчета с применением нониуса заключается в том, что челове­ческий глаз легко различает, является ли один штрих продолже­нием другого или они сдвинуты друг относительно друга.

Иногда для отсчета долей деления применяется специальный циферблат, указатель которого связан с перемещением измери­тельного устройства механической передачей. В оптических приборах современных конструкций наносятся микроскопиче­ские цифры около каждого штриха шкалы, и показание отсче­тов снимается при помощи отсчетного микроскопа, в поле зре­ния которого видна только одна необходимая цифра и дополни­тельная шкала для отсчета долей деления.

Для измерения электрических величин применяются элек­троизмерительные приборы. Принцип действия их основан на превращении электрической энергии в другие виды энергии, например, механическую, тепловую, магнитную и тд. Каждый электрический прибор состоит принципиально из двух частей: электрического и отсчетного механизмов. Отсчетный механизм большинства приборов содержит шкалу и указатель. Указатель определяет точку шкалы, соответствующую отсчету измеренной величины. Обычно указатель представляет собой тонкую стрелку или световое пятно. В современных электроизмерительных при­борах отсчетным устройством служит электронное табло с цифро­вой индикацией, очень удобной при снятии показаний прибора.

Электроизмерительные приборы широко применяются и для измерения неэлектрических величин: температуры, давления, скорости движения, освещенности и т.п. Принцип действия та­ких приборов основан на связи между электрическими и други­ми физическими явлениями. Такая связь обусловливает возникно­вение термотоков, фототоков, электромагнитной индукции и т.п.

В измерительной практике часто встречаются косвенные из­мерения, в основу которых положены законы или закономерно­сти, устанавливающие зависимость между различными физиче­скими величинами. Например, электрическое сопротивление проводника можно определить, измерив падение напряжения на нем и силу тока.

Электрические измерения можно производить двумя спосо­бами:

1) сравнением измеряемой величины с ее соответствующи­ми эталонами э.д.с., сопротивления, емкости, индуктив­ности и т.п.;

2) с помощью приборов, показывающих численные значе­ния измеряемой величины.

По своему назначению основные электроизмерительные приборы можно классифицировать следующим образом:

• амперметры и миллиамперметры — измерители силы тока:

• вольтметры и милливольтметры — измерители напряжения;

• ваттметры — приборы для измерения электрической мощ ности;

• счетчики электрической энергии — приборы для измерени электрической энергии;

• омметры — приборы для измерения электрического сопро тивления;

• частотометры — приборы для измерения частоты перемен­ного тока;

• приборы для измерения емкости и т.п.

По принципу действия электроизмерительные приборы под­разделяются на магнитоэлектрические, электромагнитные, элек­тродинамические, тепловые, индукционные, электронные и другие системы.

Одна из основных характеристик электроизмерительного прибора — чувствительность, определяемая отношением линейного или углового перемещения указателя к изменению измеряемой величины про отклонении на одно деление.3)

III.Заключение

О единстве теоритической и экспериментальной деятельности

123456789

Название: Эксперимент - основа естествознания
Дата: 2007-05-31
Просмотрено 20072 раз