Прямые и косвенные измерения физических величин

Цель работы

обработать данные прямых и косвенных измерений физических величин.

Основное теоретическое содержание

Явление, изучаемое в работе:

Электрический ток — направленное движение электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в проводниках – электроны, в электролитах – ионы (катионы и анионы), в полупроводниках – электроны и, так называемые, "дырки" ("электронно-дырочная проводимость"). 

Основные определения:

Сила тока ( I )- скалярная величина, равная отношению заряда q , прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t , в течение которого шел ток. Сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени.

Электрическое напряжение (U) — физическая величина, значение которой равно отношению работы эффективного электрического поля совершаемой при переносе пробного электрического заряда  к величине пробного заряда.

Электрическое сопротивление (R) — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему

Удельное сопротивление вещества ρ  — физическая величина, характеризующая способность вещества препятствовать прохождению электрического тока. Удельное сопротивление характеризует способность вещества проводить электрический ток и зависит от химической природы вещества и условий, в которых находится проводник.

Основные законы и соотношения

1. Закон Ома для участка цепи

I = U/R.

2. Сопротивление однородного цилиндрического проводника

[pic 1]

Из этой формулы очевидно, что

[pic 2]

Площадь поперечного сечения S рассчитывается по измеренному значению диаметра d: [pic 3]Сопротивление R вычисляется по измеренным значениям напряжения U и тока I в цепи согласно закону Ома.

Таким образом, значения величин l, d, U, I можно получить в результате прямых измерений, а удельное сопротивление можно вычислить по формуле

[pic 4]

Основные расчетные формулы

1.Электрическое сопротивление R, Ом

R = U/I,

Где U – напряжение на проводнике, В

I – сила тока, А

2. Абсолютная погрешность измерения диаметра

[pic 5]

Где n – число опытов

3. Средняя квадратичная ошибка измерения диаметра

[pic 6]

4. Абсолютная погрешность измерения удельного сопротивления

[pic 7]

5. Средняя квадратичная ошибка измерения удельного сопротивления

[pic 8]

Формулы погрешности косвенных измерений

1. Абсолютная погрешность измерения сопротивления

[pic 9]

2. Средняя квадратичная ошибка измерения сопротивления

[pic 10]

Погрешности прямых измерений

Δdшт = 0,05 мм

Δdмикр = 0,01 мм

ΔU = 0,0123 В

ΔI = 0,003 А