四、測量過程

通常物理量的測量過程如下：① 測量任務描述；② 相關理論；③ 嘗試連接試驗裝置；④ 測量記錄；⑤ 評價和計算；⑥ 討論。

如圖2-8所示，應用物理定理來實現測量操作。

第一步：任務提出。

通過物理量的測量來驗證歐姆定律。

第二步：理論。

歐姆定律法則是U=R·I。

第三步：嘗試連接試驗裝置。

由于試驗中涉及的三個物理量均是變量，測量設備的總體誤差等級為1.5，電阻為0.1，也就是說電阻不會引起太大的誤差。測試設備設置在0位，并且經過嚴格校準。

第四步：測量記錄。如表2-5所示。

這些測量值一般經過多次測試后取算術平均值。

第五步：評價和計算。

經過計算可以得到下列等式：U=R I;I=U/R

當R=5 Ω，可以得到一系列I值0.2A、0.4A、0.6A、0.8A

當R=10 Ω，可以得到一系列I值0.1A、0.2A、0.3A、0.4A

當R=100 Ω，可以得到一系列I值0.01A、0.02A、0.03A、0.04A

計算值與試驗得到的測量值之間偏差很小。

第六步：討論。

測量值證實了I-U之間的比例關系，經過轉換可以得到I與1/R關系，因此推出I=U/R也就是U=I R。

測量值與真實值之間的差異就是人們常說的不可避免的誤差，對此，人們只有寄希望多次測量盡可能接近真值。如果電壓值是3V，那么測量時電壓將采用0～5擋，測量時輸出電壓（測量發送值）就是5 V。

因此，絕對誤差=設備精確度×測量發送值/100=1.5×5/100=0.075V

如果電壓是3 V，電阻是5 Ω，使用同樣的設備精度1.5，電流測量范圍為0～1A，這時產生的絕對誤差為：

絕對誤差=設備精確度×測量發送值/100=1.5×1/100=0.015A

比較一下測量得到的電流值和計算得到的值會發現，它們之間的差值是在允許的誤差范圍內。

由于設備精度值為1.5，因此測量值在下列值之間：

上限=真值+絕對誤差=0.615A

下限=真值 - 絕對誤差=0.585A

通常歐姆定律有其適用范圍，如果代入超出范圍的值顯而易見將得到錯誤的數值，在實踐使用中常采用極限值來表示：

Umin=R×IminRmin=Umin/Imax

Umax=R×ImaxRmax=Umax/Imin

【操作訓練】

訓練一：測量一個電燈泡的容積。

訓練二：采用螺旋測微器測量PS版的厚度。

訓練三：用三角尺測量紙張厚度。