Описание измерительной установки. В данной лабораторной работе измеряется сопротивление резистивного провода и производится обработка результатов измерений

В данной лабораторной работе измеряется сопротивление резистивного провода и производится обработка результатов измерений. Сопротивление определяется с помощью прибора FPM – 01, который позволяет измерять напряжение, приложенное к проводу и текущий по нему ток. Сопротивление выражается через ток и напряжение по формуле:

. (18)

Общий вид прибора FPM – 01 представлен на рис. 1 a, б. Основание 1 прибора оснащено регулируемыми винтами, что позволяет произвести его выравнивание. К основанию прикреплена колонка 2 с метрической шкалой 3. На колонке закреплены два кронштейна 4. Подвижный кронштейн 5 может передвигаться вдоль колонки и фиксироваться в любом положении. Между неподвижными контактами 7 натянут резистивный провод 6, входящий также в контактный зажим подвижного кронштейна. Контакты, закрепленные во всех трех кронштейнах, соединены проводами малого сопротивления с измерительной частью прибора 8.

Прибор позволяет измерять сопротивление провода в трех режимах:

измерение сопротивления с точным измерением тока;

измерение сопротивления с точным измерением напряжения;

измерение сопротивления при помощи мостика постоянного тока.

Выбор режима производится при помощи переключателя вида работы, находящегося на лицевой панели прибора.

Задания к лабораторной работе

Проведение измерений

заложить резистивный провод между верхним и нижним кронштейнами, проверить его натяжение;

подключить прибор к электросети;

включить переключатель «Сеть», при этом должен засветиться индикатор прибора;

при помощи переключателя вида работы выбрать вид работы (с мостиком, с точным измерением тока или напряжения);

установить передвижной кронштейн на расстоянии около 0,7 длины резистивного провода по отношению к основанию;

при помощи потенциометра «Регулировка тока» установить определенное значение тока;

получить показания с вольтметра и амперметра;

используя формулу (18), вычислить сопротивление провода.

Обработка результатов прямых измерений

Произвести 100 измерений сопротивления, устанавливая различные значения тока (напряжения). Результаты занести в таблицу 2.

Таблица 2.

№	U, В	I, мА	R, Ом	, Ом	, Ом 2
_

Выписать:

число проведенных измерений ;

длину провода , на которой проводились измерения сопротивления;

значение среднего сопротивления ;

среднеквадратичную погрешность .

Из полученных 100 значений сопротивления выбрать значений, идущих подряд и заполнить таблицу 3:

, ,

Таблица 3.

№
1.
2.
3.
; ; ; ; ;

Обработка косвенных измерений

По найденному значению сопротивления провода, измерив также его длину, вычислить удельное сопротивление по формуле (13) и определить погрешность измерений. Результат занести в таблицу 4.

Примечание. Диаметр резистивного провода, согласно паспортным данным, равен 0,36 мм. Таким образом, погрешность измерения диаметра следует взять 0,01 мм.

Таблица 4.

, Ом	, Ом			, м	, мм	, мм	, мм
				0,39		0,36
, ; .

Построение графика функции распределения

Из табл. 2 выбрать наибольшее и наименьшее значение и , полученные в результате измерений сопротивления провода. Интервал между и разделить на 10 одинаковых промежутков ( - ширина промежутка). Найти число значений сопротивления, принадлежащих -му промежутку ( = 1, 2, …, 10). Результаты занести в таблицу 5.

Таблица 5.

Номер промежутка	Границы промежутка
1.
2.
3.
10.
; ; ; ;

Проверить правильность подсчетов по формуле:

,

где - число проведенных измерений.

Вычислить значения и занести в таблицу 5. Согласно формуле (9), вычислить значение функции распределения внутри -го промежутка:

.

Построить экспериментальный график зависимости функции расп­ределения от сопротивления. Для этого значению сопротивления, соответствующему середине -го промежутка, сопоставить найденное значение функции распределения в этом промежутке, см. рис. 2.

Построить на этом же рисунке, используя формулу (10), теоретическую зависимость , где роль величины играет сопротивление .

Сравнить теоретический и экспериментальный графики.

Вопросы

Как изменится ширина доверительного интервала, если, при од­ном и том же числе измерений требование к надеж­ности повысить с до ?

Как изменится ширина доверительного интервала, если при заданной надежности повысить число измерений с 3 до 5? С 3 до 10? С 10 до 60?

Как можно увеличить точность построения экспериментальной функции распределения? Увеличится или уменьшится точность, если вместо взять ? Увеличится или уменьшится точность, если увеличить число промежутков, на ко­торые разбивается интервал между и ?

Литература

Статистическая обработка результатов экспериментов на микро-ЭВМ и программируемых калькуляторах /А.А. Костылев, П.В. Миляев, Ю.Д. Дорский и др. – Л.: Энергоатомиздат, 1991. – 304 с.

Полулях С.Н. Пакеты прикладных программ в физике. – Симферополь: Изд-во «Пирамида-Крым», 1998. – 104 с.

Худсон Д. Статистика для физиков. – М.: Мир, 1970. – 296 с.

Дополнительная литература к лабораторным занятиям

По методическим вопросам подготовки и проведения лабораторных работ раздела «Механика» курса общей физики, а также по применяемому математическому аппарату и справочным данным можно дополнительно рекомендовать следующую литературу:

Пономаренко В.И., Ильин Ю.М. Курс общей физики. Механика. – Киев: Изд-во «ВИПОЛ», 1997. – 212 с.

Каленков С.Г., Соломахо Г.И. Практикум по физике. Механика: Учеб. пособие для вузов /Под ред. А.Д. Гладуна. – М.: Высш. шк., 1990. – 111 с.

Лабораторные занятия по физике: Учебное пособие для вузов /Гольдин Л.Л., Игошин Ф.Ф., Козел С.М. и др.; Под Л.Л. Гольдина – М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1983. – 704 с.

Механика и молекулярная физика /Под ред. В.И. Ивероновой. – М.: Наука, 1967. – 400 с.

Кортнев В.А., Рублев Ю.В., Куценко А.Н. Практикум по физике: Учеб. пособие для втузов. – М.: Высш. шк. 2-е изд., 1963. – 516 с.

Маделунг Э. Математический аппарат физики. Справочное руководство, пер. с нем. – М.: Гос. изд. физ.-мат. лит., 1961. – 620 с.

Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров /С пред. Луи де Бройля, М.: Наука, пер. с фр., 1965. – 780 с.

Кузнецов А.В. и др. Сборник задач и упражнений по высшей математике: Общий курс. Учеб. пособие – Минск: Вышейша шк., 1994. – 284 с.

Физические величины: Справочник /А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 1232 с.

Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности: Учебно-справочное руководство. – 3-е изд. – М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. – 432 с.

Спиридонов О.П. Фундаментальные физические постоянные: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 1991. – 238 с.

Деньгуб В.М., Смирнов В.Г. Единицы величин: Словарь-справочник. – М.: Изд-во стандартов, 1990. – 240 с.

Лабораторные работы по курсу общей физики.

Механика. Часть I.

Составители:

Пономаренко Владимир Иванович, профессор кафедры экспериментальной физики,

Лагунов Игорь Михайлович, старший преподаватель кафедры экспериментальной физики.

Подписано к печати	Формат 60х84.16	Бумага тип. ОП
Объем п.л.	Тираж 200	Заказ

Таврический Национальный университет имени В.И.Вернадского

95007, Симферополь, ул. Ялтинская, 4