1

WYŻSZA SZKOŁA TECHNOLOGII INFORMATYCZNYCH

Warszawa

Elementy Fizyki Współczesnej – Laboratorium

Nr grupy

IZ- /

Imię i nazwisko

Nr indeksu

Temat ćwiczenia

Data wykonania
ćwiczenia

Uwagi

Prowadzący ćwiczenie

Ocena za wykonanie

ćwiczenia

1. Wstęp

Ćwiczenie ma na celu uświadomienie sobie, że wynik pomiaru określonej wielkości

fizycznej jest tzw. zmienną losową. Oznacza to, że powtarzając wielokrotnie pomiar, np.
rezystancji danego rezystora, za każdym razem możemy otrzymać trochę inną wartość. Jest to
związane z tym, że na ostateczny wynik pomiaru wpływ ma wiele czynników, np. nieznaczne
zmiany warunków zewnętrznych (temperatury, napięcia itp.). Zapewnienie idealnie stabilnych
warunków pomiaru jest w praktyce niemożliwe, niemożliwym jest więc wykonanie pomiaru
nie obarczonego błędem. Jeśli zależy nam na tym, aby ocenić mierzoną wartość w sposób jak
najbardziej dokładny, powinniśmy zapewniając możliwie stabilne warunki pomiaru,
powtórzyć nasz pomiar wielokrotnie. Średnia arytmetyczna obliczona z otrzymanych wartości
pomiaru stanowi najlepszą ocenę rzeczywistej wartości mierzonej wielkości fizycznej (tym
dokładniejszą im więcej pomiarów wykonamy). W serii

N

pomiarów (

N

- liczba pomiarów)

najwięcej wyników będzie miało wartość zbliżoną do wartości średniej. Im wynik pomiaru
jest bardziej odbiegający od wartości średniej, tym jest mniej prawdopodobny. Jeśli
unikniemy błędów grubych i systematycznych (patrz. Opis teoretyczny lab 1),
prawdopodobieństwo otrzymania w wyniku pomiaru określonej wartości

x

powinno

podlegać tzw. rozkładowi Gaussa (inaczej rozkładowi normalnemu).

Aby sprawdzić czy rzeczywiście tak jest zbierzemy wystarczająco dużą liczbę

pomiarów i opracujemy je w taki sposób, aby móc dokonać porównania z rozkładem
normalnym. W celu uzyskania bardziej widocznego efektu, zamiast mierzyć wielokrotnie ten
sam element, posłużymy się serią składającą się z

N

elementów, które teoretycznie powinny

być identyczne. W tym ćwiczeniu użyjemy serii 100 rezystorów lub kondensatorów o takiej
samej wartości nominalnej, odpowiednio – rezystancji, lub pojemności każda. Mierząc każdy
z elementów jednokrotnie otrzymamy 100 wartości, na które wpływ mają nie tylko błędy
pomiarowe, ale również rzeczywiste nieznaczne różnice wartości rezystancji czy pojemności
poszczególnych elementów. Są one spowodowane tym, że niemożliwym jest wykonanie
całkowicie identycznych elementów. Jak już mówiliśmy, nie jesteśmy przecież w stanie
zapewnić idealnie stabilnych warunków zewnętrznych, także podczas procesu produkcji.
Wyniki takich pomiarów również powinny podlegać rozkładowi Gaussa. To tak, jakbyśmy
dodali kolejne rzędy prętów na tablicy Galtona (patrz. Opis teoretyczny lab 1).

2

2. Opis układu pomiarowego

W skład zestawu pomiarowego wchodzą:

1. cyfrowy miernik uniwersalny;
2. do wyboru: seria rezystorów o takiej samej wartości nominalnej rezystancji lub

kondensatorów o takiej samej wartości nominalnej pojemności.

3. Przeprowadzenie pomiarów

1. Ustaw miernik uniwersalny tak, aby mierzył odpowiednią wielkość fizyczną

(rezystancję lub pojemność) w zależności od tego serią jakich elementów dysponujesz
(rezystorów czy kondensatorów).

2. Dokonaj jednokrotnego pomiaru każdego z elementów. Wyniki zapisz w tabeli (puste

miejsca w nagłówku tabeli należy uzupełnić symbolem mierzonej wielkości fizycznej
i odpowiedniej jednostki, np. R (Ω), R (kΩ), C (nF), itd.).

nr

pomiaru

nr

pomiaru

nr

pomiaru

nr

pomiaru

1

26

51

76

2

27

52

77

3

28

53

78

4

29

54

79

5

30

55

80

6

31

56

81

7

32

57

82

8

33

58

83

9

34

59

84

10

35

60

85

11

36

61

86

12

37

62

87

13

38

63

88

14

39

64

89

15

40

65

90

16

41

66

91

17

42

67

92

18

43

68

93

19

44

69

94

20

45

70

95

21

46

71

96

22

47

72

97

23

48

73

98

24

49

74

99

25

50

75

100