Ошибки измерений

Всякое измерение, как бы оно тщательно не было выполнено, обязательно сопровождается ошибкой. Ошибки измерений происходят, в основном, по терм причинам и поэтому делятся на три группы: 1) систематические, 2) случайные, 3) промахи.

Систематическими ошибками (погрешностями) называются ошибки, которые остаются постоянными по абсолютной величине и знаку на протяжении одной серии измерений, т. е. измерений, проводящихся в одинаковых условиях одним и тем же методом с помощью одних и тех же измерительных приборов.

Систематические ошибки происходят в результате того, что:

1) приборы, которыми пользуются при измерении, например: несовершенны интервалы между делениями линейки могут быть не совсем одинаковыми, стрелка амперметра может стоять не на нулевом делении при отсутствии тока, у коромысла весов могут быть неравные плечи и др.;

2) недостаточно полно разработана теория метода измерений, т. е. метод измерений содержит в себе источник ошибок, например, возникает ошибка, когда в калориметрических работах не учитывается потеря тепла в окружающую среду или взвешивание на аналитических весах производится без учета выталкивающей силы воздуха;

3) не учитывается изменение условий опыта, например, при долговременном прохождении тока по цепи в результате теплового действия тока меняются электрические параметры цепи;

4) ошибки, обусловленные свойствами измеряемого объекта. Например, ошибка возникает при измерении поверхности цилиндра, имеющего овальное сечение, которое принимается за круговое.

Систематические ошибки можно исключить, если изучить особенности приборов и объектов, полнее разработать теорию опыта и на основе этого ввести поправочные члены в результат измерений.

Случайными называются ошибки, которые измеряются произвольным образом от одного измерения к другому и могут быть как положительными, так и отрицательными. Они вызываются неточностью от счетов, которую совершенно непроизвольно может внести любой экспериментатор. Причины их кроются как в «несовершенстве» наших органов чувств, так и во многих других обстоятельствах, которые нельзя учесть заранее.

Случайных ошибок избежать нельзя. Их возникновение обусловлено тем, что при повторении измерений одной и той же величины с одинаковой тщательностью получаются числовые результаты, отличающиеся друг от друга. Если при повторении измерений получаются одинаковые значения, то это указывает не на отсутствие случайных ошибок, а на недостаточную чувствительность метода измерений.

Случайные ошибки могут изменять результат как в одну, так и в другую сторону. Для того чтобы уменьшить влияние случайных ошибок на результат измерений, нужно многократно повторить измерения и взять среднее арифметическое всех результатов измерений.

Промахами или грубыми ошибками называются ошибки, которые существенно превышают погрешности, ожидаемые при данных условиях, и сильно искажают значение измеряемой величины. Источником последних является недостаточное внимание экспериментатора, резкие сотрясения установки, наводки при коротком замыкании цепи какой-нибудь соседней установки и др. Результат промаха иногда можно обнаружить по его резкому отличию от среднего арифметического ряда измерений. Обычно результаты, сильно отличающиеся от остальных, отбрасываются, как не внушающие доверия. Для устранения промахов нужно соблюдать аккуратность и внимательность в работе и записях результатов.