Өлшеу қателіктерін есептеп үйрену
Жұмыстың мақсаты: Нақты және жанама өлшеулер кезіндегі жіберілген салыстырмалы және абсолют қателіктерді анықтайтын тәсілдермен танысу. Жүйелі қателіктер жөнінде түсініктер алу және өлшеу шарттарының ең тиімді жолын таңдау.
Қажетті құрал-жабдықтар: ELWRO қондырғы (өлшеу қателіктерін білу үшін).
Бұл жұмыста өткізгіш материалының меншікті кедергісін өлшеумен қатар, өлшеу нәтижесінде жіберілген қателіктер қарастырылады. Мектепте оқытылатын физика курсынан белгілі, өткізгіш кедергісі мына формуламен анықталады.
мұндағы:
R
- өткізгіш кедергісі, l
– оның ұзындығы, S
– көлденең қима ауданы,
– меншікті кедергі.
Кедергіні ток күшінің өзгерісі және өткізгіштегі кернеу арқылы анықтауға болады. Сонда меншікті кедергі мынаған тең:
Бұл – жанама өлшеу түрі, бұл жағдайда ток күші, кернеу, ұзындық және өткізгіш диаметрі өлшенеді де меншікті кедергі осы шамалар арқылы табылады.
ELWRO қондырғысы мен меншікті кедергі өлшенеді, сонымен бірге оның ток стабилизаторының түзегіші, амперметрі, вольтметрі бар. Алынған нәтижелерді тексеру үшін қондырғыға кедергіні өлшейтін көпірлік сызбаны (схема) қосуға болады.
Амперметр және вольтметр өткізгішке екі тәсілмен қосылады:
RR
12
Осыдан әр түрлі тәсілдер арқылы келетін жүйелі қателіктерді көру қиын емес. Бірінші тәсілде вольтметр өткізгіштегі және амперметрдегі кернеудің кемуінің қосындысын өлшейді, яғни жоғарылатылған кернеу алынады.
Екінші тәсілде амперметр өткізгіш арқылы ғана емес, вольтметр арқылы да өтетін ток күшін өлшейді, бұл жоғарлатылған ток күшін береді. Қысқа өткізгіштің аз кедергісін өлшеу керегін ескере отырып, бірінші жағдайда қателік көп болады, өйткені өткізгіш пен амперметр кедергілері шамасы жағынан салыстырмалы, ал вольтметрдің кедергісі өткізгіш кедергісінен әлдеқайда көп.
Жұмыстың орындалу реті
1. Қондырғыны электр желісiне қосу керек және оны 10 минут қыздыру керек.
2.
Ұзындығы
40-50 см.-ге
тең өткізгіш
алайық.
10 mА-ге
өзгерте
отырып
токтың
әр
мәні
үшін
вольтметрдің
бірінші
және
екінші
тәсілдерінің
нәтижелерінде
алынатын
көрсеткіш
айырмасын
өлшейік.
J-дің
-ға
тәуелділік
графигін
салайық.
Вольтметрдің
кедергісі
шынымен
өте
үлкен
болса,
J
дің
-ға
тәуелділігі
координат
басының
жанынан
өту
керек,
ол
амперметрдің
ішкі
кедергісімен
сәйкес
келетін
жүйелі
қателікті
ескеруге
мүмкіндік
береді.
3. Өткізгіштің ұзындығы 10 см деп алу керек. Токтың 65 mА, 100 mА, 150 mА, 200 mА, 250 mА мәндері үшін өткізгіштегі кернеудің кемуін бірінші қосу тәсілі үшін өлшеңіз. Осы нәтижелерді кестеге жазып, токтың әр мәні үшін меншікті кедергісін есептеу керек. Графиктен U-дің түзетілген мәнін алып меншікті кедергінің жөнделген мәнін есептеңіз. Өткізгіш диаметрін 0,155 мм деп алыңыз.
4. Өлшеуді өткізгіш ұзындығының 20см, 30см, 40см және 50см мәндері үшін қайталап жасаңыз.
Нәтижелерді кестеге толтырыңыз.
Кесте
J = 65 м А.
-
UD
U- UD
J = 100 м А.
-
UD
U- UD
J = 150 m A
J = 200 m A
J = 250 m A
Меншікті кедергіні анықтаудағы салыстырмалы қателік төмендегідей анықталады:
5. Орташа мәнді және орташа квадраттық қатені кестенің әр бөлігі үшін (әр ток мәні үшін) және барлық өлшеулер үшін анықтаңыз. Алынған нәтижелер мен есептеу мәндерін салыстырыңыз.
Орташа квадраттық қателік есептеу мәнінен аз болуы мүмкін. Бұл амперметр мен вольтметрдің қателіктерінің жүйелі болып келуінен және оның кездейсоқ қателік түрінде байқалмауынан болуы мүмкін. Мысалы, егер амперметр барлық шкала бойынша көрсеткіш берсе, онда мұндай қателік көрінбейді. Алайда, ол құралдың дәлдік класымен анықталатындықтан, қателік ескерілу қажет.
Бақылау сұрақтары.
1.Қандай өлшеулер тура және жанама деп аталады?
2. Кездейсоқ және жүйелі қателіктер дегеніміз не? Олардың қандай айырмашылықтары бар?
3. Орташа квадраттық қателік дегеніміз не және ол қалай анықталады?
4.Сенім аралығы дегеніміз не?
5.Жанама өлшеулер қателігі қалай анықталады?
№ 2 зертханалық жұмыс