摘要：實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)偏差，主要有兩個(gè)來源：一是因?yàn)闄z測儀器本身有某種傾向的誤差；另一方面是因?yàn)闄z測原理的近似性或檢測方式與理論要求的不一致。剖析任何一種系統(tǒng)偏差形成的緣由，并設(shè)法加以較正，能夠降低系統(tǒng)偏差的影響，但完全發(fā)覺和降低實(shí)際存在的系統(tǒng)偏差是比較困難的工作。在實(shí)際工作中，須要對整個(gè)實(shí)驗(yàn)所根據(jù)的原理、方法、測量步驟、使用的儀器、儀表等可能造成系統(tǒng)偏差的誘因進(jìn)行詳細(xì)剖析，并通過標(biāo)準(zhǔn)儀器，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方式，或?qū)z測結(jié)果進(jìn)行理論上的修正來盡可能地降低系統(tǒng)偏差。
關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)偏差偏差剖析檢測原理修正方式偵測法
在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中，用“伏安法”測未知內(nèi)阻是熱學(xué)里的一個(gè)最基本的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)的目的是，把握用伏安法檢測內(nèi)阻及其偏差法剖析的基本技巧。
關(guān)于實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)偏差及碰巧偏差的初步知識(shí)，在實(shí)驗(yàn)教材中已提出并在個(gè)別實(shí)驗(yàn)中有所剖析，在個(gè)別實(shí)驗(yàn)中還要求做些修正。系統(tǒng)偏差，主要有兩個(gè)來源：一是因?yàn)闄z測儀器本身有某種傾向的誤差，比如砝碼本身質(zhì)量不準(zhǔn)；天平不等臂；電壓表或電流表不準(zhǔn)；體溫計(jì)指示值偏大或偏小等等。另一方面是因?yàn)闄z測原理的近似性或檢測方式與理論要求的不一致。諸如，實(shí)驗(yàn)原理中忽視了個(gè)別次要誘因，也會(huì)使經(jīng)過估算所得的結(jié)果偏離實(shí)際。如在牛頓第二定理的實(shí)驗(yàn)中，牽引貨車的砝碼只按重量而不按質(zhì)量估算；檢測重力時(shí)不考慮空氣的壓強(qiáng)；檢測熱量時(shí)沒有考慮與環(huán)境的熱交換；檢測電路中的電壓或電流時(shí)沒有考慮電壓表的降糖作用和電流表的分流等等。有時(shí)觀測者的操作也會(huì)引入傾向性的偏差，如有人讀數(shù)總是習(xí)慣性的過高或過低；用停表測時(shí)間時(shí)，有的人總是習(xí)慣性的超前或習(xí)慣性的落后按表等等。
實(shí)踐和理論都證明，碰巧偏差在多次檢測中偏大及偏小的機(jī)會(huì)是均等的，因此多次檢測結(jié)果的平均值就接近于真實(shí)值，求平均值及畫圖線的方式，都是為了排比然偏差進(jìn)行修正。并且系統(tǒng)偏差在一定原理、一定儀器、一定的觀察者，偏大或偏小卻與檢測次數(shù)無關(guān)，不能采用平均值的方式修正。為此，剖析任何一種系統(tǒng)偏差形成的緣由，并設(shè)法加以較正，能夠降低系統(tǒng)偏差的影響，但完全發(fā)覺和降低實(shí)際存在的系統(tǒng)偏差是比較困難的工作。在實(shí)際工作中，須要對整個(gè)實(shí)驗(yàn)所根據(jù)的原理、方法、測量步驟、使用的儀器、儀表等可能造成系統(tǒng)偏差的誘因進(jìn)行詳細(xì)剖析，并通過標(biāo)準(zhǔn)儀器，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方式，或?qū)z測結(jié)果進(jìn)行理論上的修正來盡可能地降低系統(tǒng)偏差。
（一）用電壓表內(nèi)接法檢測未知內(nèi)阻電阻時(shí)，由電壓表所導(dǎo)致的系統(tǒng)偏差及其修正方式：
1、如圖所示電路，在電壓表內(nèi)接法中，因?yàn)殡娏鞅淼碾娏髦礥包括了電壓表兩端的電流。為此，檢測值要小于被測阻值的實(shí)際值，設(shè)電壓表的電阻為RA，待測內(nèi)阻為RX，則：
R=U/I=RA+RX或：RX=R﹣RA……………①
2、根據(jù)偏差理論，檢測的相
對偏差為：
△=（R﹣RX）/RX×100%
=（RA+RX﹣RX）/RX×100%
=RA/RX×100%………②
∴RX=RA/△………………③
剖析①、②兩式可知：用電壓表內(nèi)接法檢測未知內(nèi)阻，會(huì)出現(xiàn)正偏差，即檢測值R小于真實(shí)值RX。
①式的用途：若由以上實(shí)驗(yàn)測出R，只要乘以RA，即得到RX，可以很便捷地對系統(tǒng)偏差進(jìn)行修正。為此，應(yīng)該把電壓表的電阻值標(biāo)在表盤上，或測出后講到膠帶上，貼到表上。
②式的用途：當(dāng)須要恐怕檢測的系統(tǒng)偏差時(shí)，在實(shí)際檢測前可據(jù)此式估算下來電壓表內(nèi)阻，據(jù)此式，當(dāng)RA＜＜RX時(shí)，△→0，偏差可以忽視。所以電壓表內(nèi)接法易于測電阻較大的內(nèi)阻。
③式的用途：當(dāng)我們限定系統(tǒng)偏差△不得超過多少時(shí)，就可以用③式，估算適宜此法測試的內(nèi)阻范圍。
值得我們關(guān)注的是，在實(shí)際工作中，一般要綜合考慮各個(gè)方面。諸如檢測內(nèi)阻值，從減少偏差角度希望RA越小越好。并且，這樣電壓表的靈敏度就相對較小，為了減少碰巧偏差，要求表針轉(zhuǎn)動(dòng)到滿刻度的2/3以上為好，不過這時(shí)很可能實(shí)際通過的電壓已超過了待測內(nèi)阻容許通過的電壓值。因而通常而言，高電阻的阻值的功率與低電阻的阻值功率相同時(shí)，耐過載的能力是更差的，弱電流檢測時(shí)因過載而容易燒毀，在實(shí)際檢測中應(yīng)當(dāng)注意到這一事項(xiàng)。
（二）用電壓表外接法檢測未知內(nèi)阻時(shí)，由電流表造成的系統(tǒng)偏差及其修正方式。
1、如圖所示電路，在電壓表外接中，因?yàn)殡妷罕頊y出的電壓包括了流過的電流表的電壓。因而，檢測值要大于被測內(nèi)阻的實(shí)際值電壓表內(nèi)阻，設(shè)電流表電阻為RV，通過的電壓為IV，則：
RX=U/（I﹣IV）=U/（I﹣U/RV）………………④
2、根據(jù)偏差理論，相對偏差為：
△=×100%=×100%
=-×100%=×100%……⑤
∴RX==………………⑥
剖析④、⑤兩式可知：用電壓表內(nèi)接法檢測未知內(nèi)阻，會(huì)出現(xiàn)負(fù)偏差，即檢測值R大于真實(shí)值RX。
④式的用途：若由以上實(shí)驗(yàn)測出R，只要代人RV，即得到RX，可以很便捷地對系統(tǒng)偏差進(jìn)行修正。因而，應(yīng)該把電流表的電阻值標(biāo)在表盤上，或測出后講到膠帶上，貼到表上。
⑤式的用途：當(dāng)須要恐怕檢測的系統(tǒng)偏差時(shí)，在實(shí)測前可據(jù)此式估算下來，據(jù)此式，當(dāng)RX＜＜RV時(shí)，△→0，偏差可以忽視。所以電壓表內(nèi)接法易于測電阻較小的內(nèi)阻。
⑥式的用途：當(dāng)我們限定系統(tǒng)偏差△不得超過多少時(shí)，就可以用⑥式估算適宜此法測試的內(nèi)阻范圍。
然而，在實(shí)際檢測的過程中，不一定都能事先曉得待測內(nèi)阻的大約電阻，也不一定很清楚RA和RV的大小。為了快速、準(zhǔn)確地確定一種較好的接法，這些技巧便就是偵測法。
其步驟如下：
①將待測內(nèi)阻R與電壓表、電壓表如圖所示接好,并將電流表的一根接線K空出；
②將K先后觸及電壓表的兩個(gè)接線a、b；
③比較兩次碰觸中兩個(gè)水表的示數(shù)變化情況：若電流表讀數(shù)變化明顯，說明電壓表分壓作用顯著，應(yīng)使用外接法，K接a；若電壓表示數(shù)變化明顯，說明電流表的分流作用顯著，應(yīng)使用內(nèi)接法，K接b。
其實(shí)，用“伏安法”測量未知內(nèi)阻，應(yīng)該結(jié)合水表的參數(shù)及待測內(nèi)阻的大小選擇恰當(dāng)?shù)碾娐方臃ǎ阌诮档拖到y(tǒng)偏差，或?qū)ο到y(tǒng)偏差進(jìn)行修正，便于我們能真正的達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?span style="display:none">uZD物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
[參考文獻(xiàn)]
1、《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》武漢理工學(xué)院出版社
2、《物理實(shí)驗(yàn)參考書》人民教育社出