Vloga in pomen meritev v znanosti in tehniki. Možnosti razvoja električne merilne opreme. Zakaj človek potrebuje meritve (1)

Ne le šolarji, tudi odrasli se včasih sprašujejo: zakaj je potrebna fizika? Ta tema je še posebej pomembna za starše učencev, ki so se izobraževali daleč od fizike in tehnologije.

Toda kako pomagati študentu? Poleg tega lahko učitelji za domačo nalogo dodelijo esej, v katerem morajo opisati svoje misli o potrebi po študiju znanosti. Seveda je bolje, da to temo zaupate enajstošolcem, ki popolnoma razumejo predmet.

Kaj je fizika

Govorjenje v preprostem jeziku, fizika je Seveda se fizika dandanes vse bolj odmika od tega in se poglablja v tehnosfero. Kljub temu je tema tesno povezana ne le z našim planetom, ampak tudi z vesoljem.

Zakaj torej potrebujemo fiziko? Njegova naloga je razumeti, kako nastanejo določeni pojavi, zakaj nastanejo določeni procesi. Priporočljivo je tudi, da si prizadevate ustvariti posebne izračune, ki bi pomagali napovedati določene dogodke. Na primer, kako je Isaac Newton odkril zakon univerzalne gravitacije? Preučeval je padanje predmeta od zgoraj navzdol in opazoval mehanske pojave. Nato je ustvaril formule, ki resnično delujejo.

Katere oddelke ima fizika?

Predmet ima več sklopov, ki se v šoli preučujejo na splošno ali poglobljeno:

• mehanika;
• vibracije in valovi;
• termodinamika;
• optika;
• električna energija;
• kvantna fizika;
• molekularna fizika;
• jedrska fizika.

Vsak razdelek ima pododdelke, ki podrobno preučujejo različne procese. Če ne preučujete le teorije, odstavkov in predavanj, ampak se naučite predstavljati, eksperimentirati s tem, kar govorimo o, potem se bo znanost zdela zelo zanimiva in razumeli boste, zakaj je potrebna fizika. Kompleksne vede, ki jih ni mogoče uporabiti v praksi, kot sta atomska in jedrska fizika, je mogoče obravnavati drugače: beri zanimivi članki iz poljudnoznanstvenih revij, si oglejte dokumentarne filme o tem področju.

Kako artikel pomaga v vsakdanjem življenju?

V eseju "Zakaj je potrebna fizika" je priporočljivo navesti primere, če so ustrezni. Na primer, če opisujete, zakaj morate študirati mehaniko, potem morate omeniti primere iz vsakdanje življenje. Primer tega bi bilo običajno potovanje z avtomobilom: iz vasi v mesto morate potovati po brezplačni avtocesti v 30 minutah. Razdalja je približno 60 kilometrov. Seveda pa moramo vedeti, s kakšno hitrostjo se je najbolje gibati po cesti, po možnosti z nekaj časa.

Lahko navedete tudi primer gradnje. Recimo, da morate pri gradnji hiše pravilno izračunati moč. Ne morete izbrati lahkega materiala. Študent lahko izvede še en poskus, da razume, zakaj je potrebna fizika, na primer vzame dolgo desko in na konce postavi stole. Tabla bo nameščena na hrbtni strani pohištva. Nato naložite sredino deske z opekami. Deska se bo povesila. Ko se razdalja med stoli zmanjša, bo odklon manjši. V skladu s tem oseba prejme hrano za razmišljanje.

Pri pripravi večerje ali kosila se gospodinja pogosto sooča fizikalni pojavi: toplota, elektrika, mehansko delo. Da bi razumeli, kako narediti pravo stvar, morate razumeti zakone narave. Izkušnje te velikokrat veliko naučijo. In fizika je znanost izkušenj in opazovanj.

Poklici in posebnosti, povezani s fiziko

Toda zakaj mora nekdo, ki konča šolo, študirati fiziko? Seveda tisti, ki se vpišejo na humanistično univerzo ali fakulteto, tega predmeta praktično ne potrebujejo. Toda na mnogih področjih je potrebna znanost. Poglejmo, katere:

• geologija;
• transport;
• oskrba z električno energijo;
• elektrotehnika in instrumenti;
• zdravilo;
• astronomija;
• gradbeništvo in arhitektura;
• oskrba s toploto;
• oskrba s plinom;
• oskrba z vodo in tako naprej.

Na primer, tudi strojevodja mora poznati to znanost, da bi razumel, kako deluje lokomotiva; graditelj mora biti sposoben načrtovati močne in trpežne zgradbe.

Programerji in IT strokovnjaki morajo poznati tudi fiziko, da razumejo, kako deluje elektronika in pisarniška oprema. Poleg tega morajo ustvariti realistične predmete za programe in aplikacije.

Uporablja se skoraj povsod: radiografija, ultrazvok, zobozdravstvena oprema, laserska terapija.

S katerimi vedami je povezana?

Fizika je zelo tesno povezana z matematiko, saj morate pri reševanju problemov znati pretvarjati različne formule, izvajati izračune in graditi grafe. To idejo lahko dodate k eseju "Zakaj morate študirati fiziko", če govorimo o izračunih.

Ta veda je povezana tudi z geografijo, da bi razumeli naravne pojave, lahko analizirali prihodnje dogodke in vreme.

S fiziko sta povezani tudi biologija in kemija. Na primer, nobena živa celica ne more obstajati brez gravitacije in zraka. Tudi žive celice se morajo premikati v prostoru.

Kako napisati esej za učenca 7. razreda

Zdaj pa se pogovorimo o tem, kaj lahko piše sedmošolec, ki je delno študiral nekatere dele fizike. Na primer, lahko pišete o enaki gravitaciji ali navedete primer merjenja razdalje, ki jo je prehodil od ene točke do druge, da izračunate hitrost njegove hoje. Učenec 7. razreda lahko esej »Zakaj je potrebna fizika« dopolni z različnimi poskusi, ki so bili izvedeni pri pouku.

Kot vidite, ustvarjalno delo lahko pišeš kar zanimivo. Poleg tega razvija mišljenje, daje nove ideje in prebuja radovednost do ene najpomembnejših ved. Dejansko lahko fizika v prihodnosti pomaga v vseh življenjskih okoliščinah: v vsakdanjem življenju, pri izbiri poklica, pri prijavi na delo. dobro delo, ob sproščanju v naravi.

Meroslovje - veda o meritvah

Meroslovje je veda o meritvah, metodah in sredstvih za zagotavljanje njihove enotnosti ter načinih za doseganje zahtevane natančnosti.
To je veda, ki se ukvarja z določanjem merskih enot različnih fizikalnih veličin in reproduciranjem njihovih etalonov, razvijanjem metod za merjenje fizikalnih veličin, pa tudi z analizo točnosti meritev ter raziskovanjem in odpravljanjem vzrokov za napake pri meritvah.

V praktičnem življenju se ljudje ukvarjajo z meritvami povsod. Meritve takšnih količin, kot so dolžina, prostornina, teža, čas itd., se srečujejo na vsakem koraku in so bile znane že od nekdaj. Seveda so bile metode in sredstva za merjenje teh količin v starih časih primitivne in nepopolne, vendar brez. nemogoče si je predstavljati razvoj Homo sapiensa.

Pomen meritev v moderna družba. Služijo ne le kot osnova znanstvenega in tehničnega znanja, ampak so izrednega pomena za obračunavanje materialnih virov in načrtovanje, za domačo in zunanjo trgovino, za zagotavljanje kakovosti izdelkov, zamenljivost komponent in delov ter izboljšanje tehnologije, za zagotavljanje varnosti pri delu. in druge vrste človekove dejavnosti.

Meroslovje je velikega pomena za napredek naravoslovnih in tehničnih znanosti, saj je povečanje točnosti meritev eden od načinov za izboljšanje načinov človekovega spoznavanja narave, odkritij in praktična uporaba natančno znanje.
Za zagotavljanje znanstvenega in tehnološkega napredka mora meroslovje v svojem razvoju prehitevati druga področja znanosti in tehnologije, saj so za vsako od njih natančne meritve eden glavnih načinov za njihovo izboljšanje.

Cilji znanosti o meroslovju

Ker meroslovje preučuje metode in sredstva za merjenje fizikalnih veličin z največjo stopnjo natančnosti, njene naloge in cilji izhajajo iz same definicije znanosti. Vendar pa so glede na ogromen pomen meroslovja kot vede za znanstveni in tehnološki napredek ter razvoj človeške družbe vsi izrazi in definicije meroslovja, vključno z njegovimi cilji in cilji, standardizirani z regulativni dokumenti - GOST ov.
Torej, glavne naloge meroslovja (po GOST 16263-70) so:

• določitev enot fizikalnih veličin, državnih etalonov in standardnih merilnih instrumentov;
• razvoj teorije, metod in sredstev merjenja in krmiljenja;
• zagotavljanje enotnosti meritev in enotnih merilnih instrumentov;
• razvoj metod za ocenjevanje napak, stanja merilne in regulacijske opreme;
• razvoj metod za prenos velikosti enot iz standardnih ali referenčnih merilnih instrumentov na delovne merilne instrumente.

Kratka zgodovina razvoja meroslovja

Potreba po meritvah se je pojavila že od nekdaj. V ta namen so bila uporabljena predvsem improvizirana sredstva.
Na primer, enota teže dragih kamnov je karat, kar v prevodu iz jezikov starodavnega jugovzhoda pomeni "seme fižola", "grah"; Enota farmacevtske teže je gran, kar v prevodu iz latinščine, francoščine, angleščine, španščine pomeni "zrno".

Številne mere so bile antropometričnega izvora ali povezane s posebnim delovna dejavnost oseba.
Torej, v Kijevski Rusiji so uporabljali vershok - dolžino falange kazalca; razpon - razdalja med koncema iztegnjenega palca in kazalca; komolec - razdalja od komolca do konca sredinca; fathom - od "doseči", "doseči", tj. lahko ga dosežete; poševna seženj - meja, kar je mogoče doseči: razdalja od podplata leve noge do konca sredinca, iztegnjenega navzgor desna roka; verst - od "obrata", "obračanja" pluga nazaj, dolžine brazde.

Stari Babilonci so določili leto, mesec, uro. Kasneje se je 1/86400 povprečnega obdobja kroženja Zemlje okoli svoje osi imenovala sekunda.
V Babilonu v 2. stol. pr. n. št e. čas je bil merjen v minutah. Mina je bila enaka časovnemu obdobju (enako približno dvema astronomskima urama), med katerim je iz vodne ure, sprejete v Babilonu, pritekel »rudnik« vode, katerega masa je bila približno 500 d. Potem se je rudnik skrčil in spremenil v znano minuto.
Sčasoma so vodne ure zamenjale peščene ure in nato bolj zapleteni nihalni mehanizmi.

Najpomembnejši meroslovni dokument v Rusiji je Dvinska listina Ivana Groznega (1550). Ureja pravila shranjevanja in prenašanja velikosti nove mere za razsute snovi - hobotnice. Njegove bakrene kopije so bile poslane po mestih za hrambo izvoljenih ljudi - starešin, sotskyjev, celovalnikov. Iz teh mer je bilo treba izdelati markirane lesene kopije za mestne merilnike, iz teh pa lesene kopije za uporabo v vsakdanjem življenju.

Meroslovna reforma Petra I je omogočila uporabo angleških mer v Rusiji, ki so se še posebej razširile v mornarici in ladjedelništvu - stopala, palci.
Leta 1736 je bila s sklepom senata ustanovljena Komisija za uteži in mere pod predsedstvom glavnega direktorja kovnice grofa M.G. Golovkin. V komisiji je bil izjemen znanstvenik 18. stoletja, sodobnik M. V. Lomonosova, Leonhard Euler, ki je dal neprecenljiv prispevek k razvoju številnih znanosti.
Kot prvotno merilo je komisija izdelala bakren aršin in leseno seženj; Najpomembnejši korak, ki je povzel delo komisije, je bila ustanovitev ruskega referenčnega funta.

Zamisel o izdelavi merilnega sistema na decimalni osnovi pripada francoskemu astronomu G. Moutonu, ki je živel v 17. stoletju. Kasneje je bilo predlagano, da se kot enota za dolžino sprejme ena štiridesetmilijontina zemeljskega poldnevnika. Na podlagi ene enote - števca - je bil zgrajen celoten sistem, imenovan metrika.

V Rusiji je odlok "O sistemu ruskih uteži in mer" (1835) odobril standarde dolžine in mase - platinasti fathom in platinasti funt.
V skladu z Mednarodno meroslovno konvencijo, podpisano leta 1875, je Rusija prejela standarde enote mase platine-iridija № 12 in 26 in standardi dolžinskih enot № 11 in 28 , ki so bile dostavljene v novo stavbo Depoja eksemplaričnih uteži in mer.
Leta 1892 je bil D.I. imenovan za upravitelja Depoja. Mendelejeva, ki ga je leta 1893 preoblikoval v Glavno zbornico za uteži in mere – eno prvih svetovnih meroslovnih raziskovalnih ustanov.

Metrični sistem v Rusiji je bil uveden leta 1918 z odlokom Sveta ljudskih komisarjev "O uvedbi mednarodnega metričnega sistema uteži in mer". Nadaljnji razvoj meroslovje v Rusiji je povezano z oblikovanjem sistema in organov standardizacijskih služb.

Z razvojem naravoslovja se je pojavljalo vedno več novih merilnih instrumentov, ti pa so spodbujali razvoj znanosti in postajali vse močnejše sredstvo za njen napredek.

Vprašanja in naloge za izpitne pole
po akademski disciplini (prenos v Word formatu).

Prenesite delujoče programe

"Meroslovje, standardizacija in certificiranje"
za specialno poklicno izobraževanje " Vzdrževanje in popravila motornih vozil"

za specialno poklicno usposabljanje "Kmetijska mehanizacija"

Prenesite koledarsko-tematske načrte po stroki (v Word formatu):

"Meroslovje, standardizacija in certificiranje"
za specialno poklicno usposabljanje "Vzdrževanje in popravila motornih vozil"

»Meroslovje, standardizacija in zagotavljanje kakovosti«
za specialno poklicno usposabljanje "Kmetijska mehanizacija"

Predmet fizika.

Fizika je naravoslovna veda, katere naloga je proučevanje narave. Narava je za nas celota pojavov okoliškega sveta, iz interakcije. Merilo veljavnosti znanstvenih zaključkov so izkušnje. Metoda katere koli znanosti je sestavljena iz opazovanja, refleksije in izkušnje. Za fiziko, katere ime pomeni »naravoslovje«, je bistveno ugotavljanje vzorcev, ki jih opazimo v pojavih žive in nežive narave. Ti vzorci so izraženi ali opisani z določenimi fizikalnimi zakoni.

V bližnji zgodovinski preteklosti so bili vsi naravni pojavi običajno razdeljeni v razrede: toplota, elektrika, mehanika, magnetizem, kemijski pojavi, svetlobni pojavi, rentgenski žarki, jedrske transformacije. itd. Vendar pa je ta klasifikacija pojavov odraz različnih vidikov ene fizične slike sveta.

Zakaj je študij fizike tako pomemben za človeštvo? Eden od pomembnih motivov je potreba po fizikalnih, predvsem eksperimentalnih metodah za pridobivanje kakovostno novih informacij o pojavih iz drugih področij znanosti. To je povsem pragmatičen pristop. Kar zadeva samo fiziko, odkrivanje novih pojavov in njihovo razumevanje omogoča izboljšanje in izgradnjo bolj harmonične slike sveta, sistema idej o naravi.

Primer pragmatične vrednosti fizikalnih metod je izdelava mikroskopa, ki je omogočil preučevanje številnih mikroskopskih predmetov in pridobitev ogromne količine znanja o živih mikroskopskih objektih, tudi v delu celične biologije. Uporaba rentgenske strukturne analize je omogočila dešifriranje strukture DNK. Lastni dosežki fizike - v prejšnjem stoletju so ugotovili, da je toplotne pojave mogoče zmanjšati na mehanske. Učinke toplote in temperature je mogoče opisati z uporabo zakonov mehanike.

Pri preučevanju katerega koli omejenega obsega pojavov je pomembno vzpostaviti vzorce ali principe, s pomočjo katerih so razloženi vsi znani opazovani pojavi obravnavane serije. Vzpostavitev teh principov bo nadalje napovedala nekatere nove pojave.

Fizika kot naravoslovna znanost ne temelji na zakonih in načelih, ki bi jih lahko pridobili, dokazali ali obravnavali zgolj špekulativno. Vsak fizikalni zakon je vedno posledica in je pridobljen kot rezultat posplošitve niza eksperimentalnih dejstev. Vsaka izkušnja se izvaja z uporabo merilni instrumenti. Med poskusom so določeni rezultati izmerjeni z nekaj napakami. Postavlja se vprašanje: ali so tisti zakoni, ki jih ta izkušnja potrjuje, opazovani z določeno natančnostjo? Dejansko so v nekaterih primerih znani vzorci veljavni le v omejenem obsegu in z omejeno natančnostjo. Z izboljšanjem tehnologije, merilnih tehnik in kopičenjem množice eksperimentalnih dejstev je mogoče dobiti natančnejše rezultate ali ovreči prej opazovane z relativno velikimi napakami. V tem primeru se prvotno oblikovana načela nadomestijo z novimi. Ta proces ponazarja metodologijo znanosti o fiziki.

Kot primer razmislite o razvoju Newtonove mehanike. Imenuje se Newtonov, ker je Isaac Newton posplošil in sistematiziral družino eksperimentalnih dejstev v "Matematičnih principih naravne filozofije" - 1642. Newtonova mehanika opisuje relativno počasna gibanja z zelo dobro natančnostjo, velja pa nerelativistični približek. v<< c in je mejni primer relativistične mehanike za v/c<< 1 . Načela Newtonove mehanike so nepravična pri opisovanju objektov mikrosveta, na atomski in molekularni lestvici. V tem primeru je z izkušnjami potrjen pravilen opis dosežen le na podlagi principov kvantne mehanike.

Model, teorija, zakon.

Model je mentalna podoba pojava, ki temelji na znanih konceptih in je pri obravnavanju pojava omejena le na njegove najpomembnejše vidike. Model nam omogoča sestavo uporabnega, morda matematičnega opisa. Model je odraz pojava, ki upošteva njegove najbolj bistvene lastnosti. Primer: polklasični planetarni model Bohrovega atoma. Predpostavke modela so v zanemarjanju velikosti jedra in elektronov. Model izpušča vprašanja trajnosti takšnega izobraževanja. Bohrov atomski model pravilno opisuje spekter najpreprostejših vodiku podobnih atomov.

Teorija. Včasih sta izraza teorija in model sinonima. Pogosteje model predpostavlja relativno preprostost v primerjavi s teorijo. Teorija obravnava širši spekter pojavov in jih podrobneje proučuje. Možno je, da je teorija zgrajena na podlagi številnih modelov in tako vodi do rešitev problemov z visoko matematično natančnostjo. Primer: atomsko-molekularna teorija zgradbe snovi.

Pravo – kratke in splošne navedbe o naravi procesov. Na primer: zagon sistema z zaprto zanko se ohrani. Ali na primer zakon univerzalne gravitacije: sila je sorazmerna s produktom mas in obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med njimi. Zakon vzpostavlja razmerje med fizikalnimi količinami, ki opisujejo pojav. Da se izjava imenuje zakon, mora biti vedno znova potrjena z eksperimentalnimi dejstvi pod številnimi pogoji. Poleg tega mora ta eksperimentalni test vsakič dati točen rezultat. Na primer, zakon o ohranitvi energije, ki se upošteva pri trčenju delcev, pravi: energija sistema pred trkom je enaka energiji sistema po trku. Enakost se vedno pojavi, v mnogih poskusih je enakost izpolnjena z natančnostjo, ki jo dosegajo sodobni instrumenti.

Sistemi enot, mere.

Fizika je kvantitativna veda. Vsaka meritev daje rezultat v obliki števila. Izmerjeno število pomeni, da so uvedene neke lestvice (standardi), ki jih bomo imenovali merske enote (standardi).

Vloga in pomen meritev v znanosti in tehniki. Možnosti razvoja električne merilne opreme

Meritve so eden glavnih načinov razumevanja narave, njenih pojavov in zakonitosti.

Električne meritve imajo posebno pomembno vlogo, saj se teoretična in uporabna elektrotehnika ukvarjata z različnimi električnimi in magnetnimi veličinami in pojavi, ki jih čutili neposredno ne zaznamo. Zato je zaznavanje prisotnosti teh količin, njihovo kvantificiranje ter preučevanje električnih in magnetnih pojavov možno le s pomočjo električnih merilnih instrumentov.

Hitro razvijajoče se področje merilne tehnologije je merjenje električnih veličin z uporabo električnih instrumentov in metod. To je razloženo z možnostjo neprekinjenega merjenja in beleženja njegovih rezultatov na daljavo, visoko natančnostjo, občutljivostjo in drugimi pozitivnimi lastnostmi električnih metod in merilnih instrumentov. V sodobni proizvodnji sta skladnost s katerim koli tehnološkim procesom in avtomatizacija vodenja zagotovljena z uporabo merilne tehnike in z njo tesno povezane avtomatizacije.

Tako električne meritve zagotavljajo racionalno upravljanje vseh tehnoloških procesov, nemoteno delovanje električnih inštalacij itd., In s tem izboljšajo tehnično in ekonomsko učinkovitost podjetja.

Narišite blokovni diagram katodnega osciloskopa in opišite namen njegovih glavnih sestavnih delov

Navpični odklonski kanal osciloskopa CRT je zasnovan za prenos vhodne napetosti na navpične odklonske plošče. Vključuje dušilnik, ki zagotavlja dušenje vhodnega signala do stopnje, da dobite sliko želene velikosti na zaslonu, zakasnilno linijo in ojačevalnik. Iz izhoda ojačevalnika se signal pošlje na navpične odklonske plošče.

riž. 1 Blokovna shema katodnega osciloskopa

Horizontalni odklonski kanal (kanal skeniranja) se uporablja za ustvarjanje in prenos napetosti na vodoravne odklonske plošče, kar povzroči vodoravno gibanje žarka, sorazmerno s časom.

Slika se oblikuje s pomočjo katodne cevi z elektrostatičnim odklonom žarka. V njem se z uporabo elektronskega reflektorja oblikuje tok elektronov v obliki tankega žarka, ki doseže fosfor na notranji površini zaslona in povzroči, da zasije. Žarek se odklanja navpično in vodoravno z uporabo dveh parov plošč, na katere delujejo odklonske napetosti. Preučevana napetost je funkcija časa, zato je za opazovanje potrebno, da se žarek premika po zaslonu v vodoravni smeri sorazmerno s časom, njegovo navpično gibanje pa določa proučevana vhodna napetost. Za vodoravno premikanje žarka se na vodoravne odklonske plošče uporablja žagasta napetost, ki zagotavlja, da se žarek premika od leve proti desni s konstantno hitrostjo, se hitro vrne na začetek zaslona in nato ponovno premakne s konstantno hitrostjo od od leve proti desni. Preučevana napetost se nanaša na navpične odklonske plošče; posledično položaj žarka v določenem trenutku edinstveno ustreza vrednosti proučevanega signala v danem trenutku.

Osciloskop ima dva kanala - navpični (Y) in vodoravni (X) odklonski kanal. Navpični odklonski kanal je zasnovan za prenos vhodne napetosti na navpične odklonske plošče. Vključuje dušilnik, ki zagotavlja dušenje vhodnega signala do stopnje, da dobite sliko želene velikosti na zaslonu, zakasnilno linijo in ojačevalnik. Iz izhoda ojačevalnika se signal pošlje na navpične odklonske plošče. Horizontalni odklonski kanal (kanal skeniranja) se uporablja za ustvarjanje in prenos na vodoravne odklonske plošče napetosti, ki povzroči vodoravno gibanje žarka, sorazmerno s časom.

Osciloskopi uporabljajo več vrst premikov, od katerih se glavni oblikuje z uporabo žagine napetosti. Da preprečite utripanje črte skeniranja med opazovanjem, mora žarek slediti isti poti vsaj 25 do 30-krat na sekundo zaradi inercialne sposobnosti človeškega vida.

Navedite diagram in opišite, kako se določi lokacija poškodbe izolacije kabla z uporabo metode Murrayjeve zanke

Metoda kabelske zanke – metoda Murray je uporaba enega samega mostičnega vezja.

Za določitev mesta razpada med vodnikom in oklepom ali ozemljitvijo se konci b-b´ dobrih in poškodovanih vodnikov kabla kratko sklenejo. Na druga dva konca a-a´ sta povezana hranilnika upora R in r A ter galvanometer. Objemka, v kateri so priključeni shrambi uporov, je povezana z maso preko baterije elementov.

riž. 1 Diagram metode kabelske zanke - metoda Murray

Kot rezultat imamo diagram mostu, katerega ravnovesje je določeno s pogojem:

Po določitvi r x, ob poznavanju upornosti ρ materiala kabelskih žil in njihovega preseka S, z uporabo formule l x =r x S/ρ se določi razdalja od konca kabla a´ do mesta poškodbe izolacije.

S konstantnim presekom kabelskih žil r x in r jih lahko nadomestimo z izrazom:

kje se določi razdalja do mesta poškodbe?

Če želite preveriti rezultat meritve, naredite drugo podobno meritev, pri čemer zamenjajte konca kabla a in a´. V tem primeru se razdalja do mesta poškodbe določi po formuli:

kjer sta R´ in r´ A vrednosti upora krakov mostu pri drugi meritvi. Pravilnost rezultatov meritev potrjuje enakost l x + l y =2l

Določite napetost na uporu in največjo možno relativno napako pri določanju, če je napetost na omrežnih sponkah 220 V in napetost na uporu R 1 = 180 V. Za meritve se uporabljajo voltmetri razreda točnosti 1,0 pri 250 V

Iz elektrotehnike poznamo:

U 2 = U - U 1 = 220 - 180 = 40 V

Največja možna relativna napaka

kjer je relativna napaka naprave, v našem primeru za razred točnosti 1,0 = 1,0 %;

U n - nazivna napetost voltmetra;

U - odčitek voltmetra.

Odgovor: U 2 = 40 V, .

Merilna naprava brez uporovnega šantaR A= 28 Ohm ima lestvico 50 razdelkov, cena razdelka je 0,01 A/div. Določite ceno delitve te naprave in največjo vrednost izmerjenega toka pri povezovanju šanta z uporom RŠ= 0,02 ohma.

Poiščimo faktor šanta "p"

kjer je r I upornost naprave; r Ш - upor shunta.

Poiščimo mejno vrednost toka, ki ga meri naprava

kjer je W število delitev naprave; N - cena delitve

Poiščimo mejno vrednost toka, ki ga izmeri naprava pri priključitvi šanta

kjer je I max največja vrednost toka, ki ga izmeri naprava;

p - faktor šanta

Poiščimo ceno delitve naprave pri povezovanju šanta

kjer je I′ max mejna vrednost toka, ki ga izmeri naprava s šantom; W - število delitev naprave

Odgovor: A, A/del.

Na merilni plošči piše: 220V, 5A, 1kWh - 2000 obratov diska. Izračunajte nazivno konstanto števca, dejansko konstanto, relativno napako, korekcijski faktor, če pri preverjanju števca za konstantno napetost U= 220 V in vrednost konstantnega tokajaz= 5 Izdelan diskN= 37 vrtljajev v 60 s.

Določimo nazivno konstanto števca

kjer je W n - nazivna količina energije, ki jo zabeleži merilnik za N n vrtljajev diska

Določimo dejansko konstanto števca

kjer je W ocenjena količina zabeležene energije za N vrtljajev diska pri preverjanju števca, pri čemer je: W = U ∙ I ∙ t (U je konstantna napetost, ki se dovaja skozi čas - t s konstantno vrednostjo toka - I).

Določimo relativno napako števca

kjer je k n nazivna konstanta števca; k je dejanska konstanta števca, določena med preskušanjem.

Korekcijski faktor bo enak

Odgovor: Wh/rev, Wh/rev,

Nazivni tok ampermetra je 5A, njegov razred točnosti je 1,5. Določite največjo možno absolutno napako.

Največja možna absolutna napaka:

kjer je γ d relativna napaka ampermetra, v našem primeru za razred točnosti 1,5 γ d = 1,5 %; I n - nazivni tok ampermetra.

Literatura

1. "Električne meritve" V.S. Popov (M. 1974)
2. "Elektrotehnika in elektronika" ed. prof. B.I. Petlenko M. 2003
3. Električne meritve uredil Malinowski 1983

Tema 1

« Predmet in metoda fizike. Meritve. Fizikalne količine."

Prve znanstvene ideje so se pojavile že davno - očitno na zelo zgodnjih stopnjah človeške zgodovine, kar se odraža v pisnih virih. Vendar pa fizika kot znanost v svoji sodobni obliki izvira iz časov Galilea Galileja (1Galilei in njegov sledilec Isaac Newton (1) sta naredila revolucijo v znanstvenem spoznanju. Galileo je predlagal metodo eksperimentalnega spoznanja kot glavno raziskovalno metodo, Newton pa je oblikoval prve popolne fizikalne teorije (klasična mehanika, klasična optika, teorija gravitacije).

V svojem zgodovinskem razvoju je šla fizika skozi 3 stopnje (glej diagram).

Revolucionarni prehod iz ene faze v drugo je povezan z uničenjem starih osnovnih predstav o svetu okoli nas v povezavi z novimi eksperimentalnimi rezultati.

Beseda fizika dobesedno prevedeno pomeni narava, torej bistvo, notranja osnovna lastnost pojava, neki skriti vzorec, ki določa potek, potek pojava.

Fizika je znanost o najbolj preprosta in hkrati najpogostejši lastnosti teles in pojavov. Fizika je temelj naravoslovja.

Povezava med fiziko in vsemi drugimi znanostmi je predstavljena v diagramu.

Fizika (kot vsaka naravoslovna znanost) temelji na izjavah o materialnosti sveta in obstoju objektivnih, stabilnih vzročno-posledičnih odnosov med pojavi. Fizika je objektivna, saj proučuje realne naravne pojave, hkrati pa je subjektivna zaradi bistva spoznavnega procesa, npr. razmišljanja resničnost.

Po sodobnih pojmovanjih je vse, kar nas obdaja, kombinacija majhnega števila tako imenovanih osnovnih delcev, med katerimi so možne 4 različne vrste interakcij. Za osnovne delce so značilna 4 števila (kvantni naboji), katerih vrednosti določajo, v kakšno vrsto interakcije lahko vstopi zadevni osnovni delec (tabela 1.1).

Ta formulacija ima dve pomembni lastnosti:

Ustrezno opisuje naše sodobne predstave o svetu okoli nas;

Je precej poenostavljen in ni verjetno, da bi bil v nasprotju z novimi eksperimentalnimi dejstvi.

Naj na kratko razložimo neznane koncepte, uporabljene v teh izjavah. Zakaj govorimo o tako imenovanih osnovnih delcih? Elementarni delci v natančnem pomenu tega izraza so primarni, nadalje nerazgradljivi delci, iz katerih je po predpostavki sestavljena vsa snov. Vendar pa večina znanih osnovnih delcev ne zadošča strogi definiciji elementarnosti, saj so sestavljeni sistemi. Po modelu Zweig in Gell-Mann so strukturne enote takih delcev kvarki. Kvarkov v prostem stanju ne opazimo. Nenavadno ime "kvarki" je bilo izposojeno iz knjige Jamesa Joycea "Finnigan's Wake", kjer se pojavlja besedna zveza "trije kvarki", ki jo junak romana sliši v deliriju nočne more. Trenutno je znanih več kot 350 osnovnih delcev, večinoma nestabilnih, njihovo število pa nenehno narašča.

Ko ste preučevali pojav radioaktivnega razpada, ste naleteli na tri od teh interakcij (glejte spodnji diagram).

Prej ste se srečali s tako manifestacijo močne interakcije, kot so jedrske sile, ki zadržujejo protone in nevtrone v atomskem jedru. Močna interakcija povzroča procese, ki se odvijajo z največjo intenzivnostjo v primerjavi z drugimi procesi in vodi do najmočnejše povezanosti osnovnih delcev. Za razliko od gravitacijskih in elektromagnetnih interakcij je močna interakcija kratkega dosega: njen radij

Značilni časi močne interakcije

Kratka kronologija študije močne interakcije

1911 – atomsko jedro

1932 – protonsko-nevtronska struktura

(, W. Heisenberg)

1935 – pi mezon (Yukawa)

1964 – kvarki (M. Gell-Mann, G. Zweig)

70. leta 20. stoletja - kvantna kromodinamika

80. leta 20. stoletja - teorija velikega združevanja

https://pandia.ru/text/78/486/images/image007_3.gif" width="47 height=21" height="21">Šibka interakcija je odgovorna za razpade osnovnih delcev, ki so stabilni glede na močne Efektivni polmer šibke interakcije je torej na velikih razdaljah bistveno šibkejši od elektromagnetne interakcije, ki je do razdalj manj kot 1 Fermi šibkejša od močne interakcije nastanejo manjše, šibke in elektromagnetne interakcije. enotno elektrošibko interakcija. Šibka interakcija povzroča zelo počasi potekajoče procese z osnovnimi delci, vključno z razpadi kvazistabilnih osnovnih delcev, katerih življenjske dobe ležijo v območju kljub majhni vrednosti, ima šibka interakcija v naravi zelo pomembno vlogo. Zlasti proces pretvorbe protona v nevtron, zaradi česar se 4 protoni spremenijo v jedro helija (glavni vir sproščanja energije znotraj Sonca), je posledica šibke interakcije.

Bi lahko odkrili peto interakcijo? Jasnega odgovora ni. Vendar pa so po sodobnih konceptih vse štiri vrste interakcij različne manifestacije ene enotna interakcija. Ta izjava je bistvo velika enotna teorija.

Zdaj pa se pogovorimo o tem, kako nastane znanstveno znanje o svetu okoli nas.

znanje poimenujte informacije, na podlagi katerih lahko samozavestno načrtujemo svoje aktivnosti na poti do cilja in ta aktivnost bo zagotovo vodila do uspeha. Bolj ko je cilj kompleksen, več znanja je potrebno za njegovo dosego.

Znanstveno znanje nastane kot rezultat sinteze dveh inherentnih človeških elementov dejavnosti: ustvarjalnosti in rednega raziskovanja okoliškega prostora z metodo poskusov in napak (glej diagram).

https://pandia.ru/text/78/486/images/image010_2.jpg" width="553" height="172 src=">

Fizikalni zakon je dolgoživeča in »zaslužena« fizikalna teorija. Le taki končajo v učbenikih in se jih preučuje v splošnoizobraževalnih predmetih.

Če izkušnje ne potrdijo napovedi, je treba celoten postopek začeti znova.

»Dobra« fizikalna teorija mora izpolnjevati naslednje zahteve:

1) mora temeljiti na majhnem številu temeljnih določb;

2) mora biti dovolj splošen;

3) mora biti natančen;

4) mora omogočati izboljšave.

Vrednost fizikalne teorije je določena s tem, kako natančno je mogoče določiti mejo, nad katero je nepravična. Poskus ne more potrditi teorije, ampak samo ovreči.

Proces spoznavanja lahko poteka le skozi konstrukcijo modeli, ki je povezana s subjektivno stranjo tega procesa (nepopolnost informacij, raznolikost katerega koli pojava, enostavnost razvoja s pomočjo določenih slik).

Model v znanosti ne gre za povečano ali pomanjšano kopijo predmeta, temveč za sliko pojava, osvobojeno podrobnosti, ki za nalogo niso bistvene.

Modeli so razdeljeni na mehanske in matematične.

Primeri: materialna točka, atom, absolutno trdno telo.

Praviloma za večino konceptov proces razvoja modela poteka skozi postopno zapletanje od mehanskega k matematičnemu.

Oglejmo si ta proces na primeru koncepta atoma. Naštejmo glavne modele.

Sharik (atom starodavne in klasične fizike)

Žoga s kavljem

Thomsonov atom

Planetarni model (Rutherford)

Bohrov model

Schrödingerjeva enačba

https://pandia.ru/text/78/486/images/image012.gif" width="240" height="44">

Model atoma v obliki trdne nedeljive krogle je kljub vsej svoji navidezni absurdnosti z vidika današnjih idej omogočil, na primer, v okviru kinetične teorije plinov pridobiti vse osnovne pline zakoni.

Odkritje elektrona leta 1897 je pripeljalo do tega, da je J. J. Thompson ustvaril model, ki se običajno imenuje "puding z rozinami" (glej sliko spodaj).

https://pandia.ru/text/78/486/images/image014.gif" width="204" height="246">

Po tem modelu v pozitivno nabitem »testu« lebdijo negativno nabite rozine – elektroni. Model je pojasnil električno nevtralnost atoma, hkraten pojav prostega elektrona in pozitivno nabitega iona. Vendar pa so rezultati Rutherfordovega eksperimenta o sipanju delcev alfa temeljito spremenili razumevanje strukture atoma.

Spodnja slika prikazuje diagram postavitve v Rutherfordovem poskusu.

V okviru Thompsonovega modela ni bilo mogoče razložiti močnega odstopanja trajektorije alfa delcev, zato je nastal koncept atomsko jedro. Izračuni so omogočili določitev dimenzij jedra; izkazalo se je, da so velikosti enega Fermija. Tako je Thompsonov model zamenjal planetarni model Rutherford (glej sliko spodaj).

To je tipično mehanski model, saj je atom predstavljen kot analog sončni sistem: okoli jedra - Sonce - planeti - elektroni - se gibljejo po krožnih tirnicah. O tem odkritju je govoril znani sovjetski pesnik Valerij Brjusov:

Še vedno, morda, vsak atom -

Vesolje s stotimi planeti;

Tukaj je vse, kar je, v stisnjenem obsegu,

Pa tudi tisto, kar tukaj ni.

Že od samega začetka je bil planetarni model zaradi svoje nestabilnosti deležen resnih kritik. Elektron, ki se giblje po zaprti orbiti, mora oddajati elektromagnetne valove in zato pasti na jedro. Natančni izračuni kažejo, da največja življenjska doba atoma v Rutherfordovem modelu ni daljša od 20 minut. Veliki danski fizik Niels Bohr je, da bi rešil idejo o atomskem jedru, ustvaril nov model atoma, ki nosi njegovo ime. Temelji na dveh glavnih določbah (Bohrovih postulatih):

Atomi lahko dolgo časa najdemo le v določenih, tako imenovanih stacionarnih stanjih. Energije stacionarnih stanj tvorijo diskretni spekter. Z drugimi besedami, možne so samo krožne orbite s polmeri, podanimi z relacijo

https://pandia.ru/text/78/486/images/image018.gif" width="144" height="49">

kje n– celo število.

Pri prehodu iz enega začetnega kvantnega stanja v drugo se kvant svetlobe odda ali absorbira (glej sliko).

https://pandia.ru/text/78/486/images/image020.gif" width="240" height="238">

Diferencialna" href="/text/category/differentcial/" rel="bookmark">parcialna diferencialna enačba glede na valovno funkcijo. Fizični pomen ni valovna funkcija sama, ampak kvadrat njenega modula, ki je sorazmeren z verjetnost, da se delec (elektron) znajde v dani točki v prostoru. Z drugimi besedami, med svojim gibanjem je elektron tako rekoč "razmazan" po celotnem volumnu in tvori elektronski oblak, katerega gostota označuje. verjetnost, da najdemo elektron na različnih točkah prostornine atoma (glej slike spodaj).

https://pandia.ru/text/78/486/images/image025_0.gif" width="379" height="205">

Na žalost je jezik, ki ga uporabljamo v vsakdanjem življenju, neprimeren za opisovanje procesov, ki se dogajajo v globinah materije (uporabljajo se zelo abstraktni modeli). Fiziki se »pogovarjajo« z naravo jezik matematike z uporabo številk geometrijske oblike in premice, enačbe, tabele, funkcije itd. Tak jezik ima neverjetno napovedno moč: z uporabo formul lahko dobiš posledice (kot v matematiki), kvantitativno ovrednotiš rezultat in nato z izkušnjami preveriš veljavnost napovedi. Fiziki se zaradi negotovosti pojmov in nezmožnosti definiranja merilnega procesa enostavno ne lotevajo preučevanja pojavov, ki jih v jeziku fizike ni mogoče opisati.

Zgodovina razvoja fizike je pokazala, da je razumna uporaba matematike vedno pripeljala do močnega napredka v proučevanju narave, poskusi absolutizacije nekega matematičnega aparata kot edinega primernega pa vodijo v stagnacijo.

Fizika, kot vsaka znanost, lahko odgovori samo na vprašanje "Kako?", ne pa tudi na vprašanje "Zakaj?".

Za konec si oglejmo še zadnji del teme št. 1 o fizikalnih količinah.

Fizični koncept, ki odraža neko lastnost teles in pojavov in izraženo s številom med postopkom merjenja fizikalna količina.

Fizikalne količine glede na način njihove predstavitve delimo na skalar, vektor, tenzor itd. (glej tabelo 1.2).

Tabela 1.2

https://pandia.ru/text/78/486/images/image027_0.gif" width="73" height="75 src=">

Vektor imenujemo urejen niz števil (glejte ilustracijo zgoraj). Tenzor fizikalne količine so zapisane z uporabo matrik.

Prav tako lahko vse fizikalne količine razdelimo na osnovni in izvedenke od njih. Med osnovne sodijo enote za maso, električni naboj (glavne značilnosti snovi, ki določajo gravitacijsko in elektromagnetno interakcijo), dolžino in čas (saj odražata temeljne lastnosti snovi in ​​njenih lastnosti – prostor in čas), pa tudi temperaturo, količina snovi in ​​jakost svetlobe. Za vzpostavitev izpeljanih enot se uporabljajo fizikalni zakoni, ki jih povezujejo z osnovnimi enotami.

Trenutno je potrebno za uporabo v znanstveni in izobraževalni literaturi Mednarodni sistem enot (SI), kjer so osnovne enote kilogram, amper, meter, sekunda, Kelvin, mol in kandela. Razlog za zamenjavo Coulomba (električni naboj) z amperom (sila) kot osnovno enoto električni tok) čisto tehnično: izvajanje standarda 1 Coulomb, v nasprotju z 1 amperom, je praktično nemogoče, same enote pa so povezane s preprostim razmerjem: