Приборы со шкалами применяются в самых разных областях: от медицины до строительства. Умение грамотно определять цену деления шкалы позволит максимально эффективно использовать возможности прибора.
Основные понятия
Шкала представляет собой часть прибора с нанесенными на ней делениями - линиями или точками. Как правило, через каждые 10 делений проставляют цифры, соответствующие значению измеряемой величины. Различают несколько основных типов шкал:
- Линейные
- Круговые
- Логарифмические
- Степенные
Цена деления шкалы - это значение измеряемой физической величины, которое соответствует одному делению шкалы. Цена деления может быть постоянной или переменной на разных участках шкалы.
Для вычисления цены деления используется следующая формула:
Цена деления = (Значение 2 - Значение 1) / Количество делений
где Значение 1 и Значение 2 - числа около двух выбранных делений шкалы.
Рассмотрим несколько примеров приборов со шкалами:
- Амперметр, вольтметр, омметр
- Манометр
- Термометр
- Счетчик электроэнергии
- Ареометр, денсиметр
Как определить цену деления на практике
- Выберите на шкале прибора два ближайших деления со значениями (чаще всего это кратные 10, 20 и т.д.)
- Подсчитайте количество делений, находящихся между двумя выбранными штрихами со значениями
- Вычислите разность значений около штрихов. Например, если первый штрих соответствует 20 единицам, а второй - 40, то разность будет равна 20.
- Разделите полученную разность на количество делений. В нашем примере: (40 - 20) / 10 делений = 2 единицы.
Таким образом, цена одного деления будет равна 2 единицам измеряемой величины.
Рассмотрим конкретный пример определения цены деления на шкале вольтметра:
| Первый штрих | 10 В |
| Второй штрих | 30 В |
| Количество делений между штрихами | 10 |
Вычисляем:
(30 В - 10 В) / 10 делений = 2 В
Значит, цена деления данной шкалы вольтметра равна 2 В.
При определении цены деления на практике следует учитывать возможные особые случаи:
- Неравномерность шкалы на разных ее участках
- Наличие нескольких шкал у одного прибора
- Логарифмический или другой нелинейный характер шкалы
В таких ситуациях расчет цены деления имеет свои нюансы.
Зачем нужно знать цену деления
Знание цены деления шкалы необходимо по ряду причин:
- Для перевода текущих показаний прибора в конкретные значения измеряемой физической величины
- Для оценки точности измерений, которая напрямую зависит от цены деления
- Для правильной настройки диапазона работы прибора
- Для своевременного обнаружения неисправностей прибора при изменении цены деления
Рассмотрим более подробно применение знания цены деления на примере бытового электросчетчика. Допустим, цена деления шкалы данного счетчика составляет 1 кВт*ч. Это означает, что при перемещении стрелки на одно деление, прибор зафиксировал расход электроэнергии в 1 кВт*ч. Если стрелка показывает 50 делений, можно легко посчитать:
50 делений * 1 кВт*ч = 50 кВт*ч
Таким образом, корректное знание и учет цены деления шкалы крайне важно для точности всех вычислений и измерений с использованием прибора.
Погрешности измерений и их учет
Любые измерения неизбежно сопровождаются погрешностями. Погрешность измерения - это отклонение полученного результата от истинного значения измеряемой величины.
На величину погрешности влияют такие факторы:
- Цена деления шкалы прибора
- Класс точности прибора
- Условия эксплуатации
- Человеческий фактор
Чем меньше цена деления, тем выше точность показаний прибора. Однако слишком малая цена деления также может привести к ошибкам из-за сложности считывания.
Способы оценки погрешностей
Существует несколько способов оценки погрешности:
- Статистическая обработка результатов многократных измерений
- Сравнение показаний исследуемого прибора с образцовым прибором
- Расчетная оценка на основе паспортных данных прибора
На практике чаще всего используется расчетный метод, при котором величину возможной погрешности находят по паспорту прибора.
Пути уменьшения погрешностей измерений
Для снижения погрешностей можно предпринять следующие меры:
- Повышение класса точности прибора
- Калибровка прибора
- Устранение внешних воздействующих факторов
- Автоматизация измерительного процесса
Кроме того, при выполнении измерений следует:
- Соблюдать правила эксплуатации прибора
- Проводить многократные измерения
- Усреднять полученные значения
Указание погрешностей в техдокументации
Все сведения о погрешностях измерений должны присутствовать в технической документации к прибору и указываться при представлении результатов измерений.
Обычно это выглядит так: значение измеренной величины = 50 единиц ± 5 единиц. Где ± 5 единиц – это допустимая погрешность.
Учет величины погрешности необходим для корректной интерпретации результатов измерений.
Расчеты с учетом погрешностей
Рассмотрим пример, как при определении цены деления шкалы вольтметра нужно учитывать допустимую погрешность:
Погрешность вольтметра составляет ±0,5 В.
При определении цены деления получили 2 В.
Тогда с учетом погрешности цена деления будет находиться в пределах: (2 ± 0,5) В, т.е. от 1,5 В до 2,5 В.
Подобный подход позволяет определять величину погрешности для любых вычислений с использованием данного прибора.
