Номер 2, страница 32 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

2. По каким причинам возникает приборная (инструментальная) погрешность?

2. Приборная (или инструментальная) погрешность — это составляющая погрешности измерения, обусловленная несовершенством самого средства измерения (прибора). Она возникает по ряду причин, связанных с конструкцией, изготовлением, принципом действия и условиями эксплуатации прибора.

Основные причины возникновения приборной погрешности:

Несовершенство изготовления и градуировки. Ни один прибор не может быть изготовлен с абсолютной точностью. Всегда существуют микроскопические отклонения от идеальных размеров, форм и свойств материалов. Например, штрихи на шкале линейки или амперметра могут быть нанесены не на строго одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, при градуировке (нанесении шкалы) прибора его сравнивают с эталоном, который тоже имеет свою погрешность. Ошибки, допущенные на этом этапе, становятся неотъемлемой частью прибора.

Ограниченная разрешающая способность (цена деления). Любой прибор имеет предел точности. Для аналоговых приборов (например, линейка, стрелочный вольтметр) эта погрешность обычно принимается равной половине цены деления шкалы. Например, если у линейки наименьшее деление — 1 мм, то мы не можем измерить длину с точностью до десятых долей миллиметра, и погрешность измерения составляет $±0.5$ мм. У цифровых приборов погрешность связана с дискретностью показаний: значение на экране может изменяться только скачками на величину единицы младшего разряда. Например, цифровой термометр может показывать 25.4 °C, а затем сразу 25.5 °C, без промежуточных значений.

Принципиальные недостатки метода измерения. Сам физический принцип, положенный в основу работы прибора, может быть источником погрешности. Например, при измерении силы тока амперметр включается в цепь. Он обладает собственным внутренним сопротивлением, которое изменяет общее сопротивление цепи и, следовательно, сам измеряемый ток. То есть прибор своим присутствием влияет на измеряемую величину. Аналогично, вольтметр, подключаемый параллельно участку цепи, "оттягивает" на себя часть тока, что также искажает результат.

Старение и износ. Со временем характеристики прибора могут изменяться. Механические детали (пружины, оси, шестерни) изнашиваются, в них появляется люфт. Электронные компоненты (резисторы, конденсаторы) меняют свои параметры из-за старения материалов. Металлические части могут подвергаться коррозии или деформации. Всё это приводит к тому, что показания прибора "уплывают" от первоначальных значений. Для борьбы с этим эффектом приборы регулярно поверяют и калибруют.

Неправильная установка нуля. Часто перед началом измерений прибор, который должен показывать ноль при отсутствии измеряемой величины, показывает некоторое начальное значение. Например, стрелка весов может быть смещена относительно нулевой отметки. Если эту начальную погрешность (смещение нуля) не устранить или не учесть при расчетах, она войдет в результат каждого измерения как систематическая ошибка.

Зависимость от внешних условий. Хотя влияние внешних факторов (температуры, влажности, давления, электромагнитных полей) часто выделяют в отдельный вид погрешностей (методические), чувствительность прибора к этим факторам является его инструментальной характеристикой. Например, металлическая линейка будет изменять свою длину при изменении температуры, что приведет к ошибке в измерении. Электронные приборы чувствительны к температурным колебаниям, которые влияют на параметры их компонентов.

Ответ: Приборная (инструментальная) погрешность возникает из-за несовершенства самого измерительного прибора. Основными причинами являются: неточности при изготовлении и градуировке шкалы, ограниченная разрешающая способность (цена деления), принципиальные недостатки метода измерения, заложенного в прибор, старение и износ его компонентов, неправильная установка начального (нулевого) значения, а также чувствительность прибора к изменениям внешних условий (температуры, влажности и т.д.).