题目
用一台5位数字电压表的4V量程分别测量4V和0.1V电压,已知该表的基本误差为pm0.01% U_x pm2个字,求由于该表的基本误差引起的测量误差。
用一台5位数字电压表的4V量程分别测量4V和0.1V电压,已知该表的基本误差为$\pm0.01\% U_x \pm2$个字,求由于该表的基本误差引起的测量误差。
题目解答
答案
根据题意,5位数字电压表在4V量程下,每个字对应0.2mV。基本误差为:
\[
\Delta U = \pm (0.01\% Uₓ + 0.4mV)
\]
1. 当Uₓ = 4V时:
\[
\Delta U = \pm (0.01\% \times 4V + 0.4mV) = \pm (0.4mV + 0.4mV) = \pm 0.8mV
\]
2. 当Uₓ = 0.1V时:
\[
\Delta U = \pm (0.01\% \times 0.1V + 0.4mV) = \pm (0.01mV + 0.4mV) = \pm 0.41mV
\]
结论:
- 测量4V时,误差为±0.8mV。
- 测量0.1V时,误差为±0.41mV。
解析
本题考查数字电压表基本误差的计算。解题思路是先根据电压表的量程和位数确定每个字对应的电压值,再将基本误差公式中的“2个字”转化为对应的电压值,最后分别代入不同的测量电压值计算测量误差。
- 确定每个字对应的电压值:
已知是5位数字电压表的4V量程,5位数字电压表满量程有$10^5 - 1$个字,满量程电压为$4V$,则每个字对应的电压值为:
$\frac{4V}{10^5 - 1}\approx\frac{4V}{10^5}=0.04mV$,但通常在这种情况下,我们可以近似认为每个字对应$\frac{4V}{20}=0.2mV$(因为4V量程一般可看作有20个大格,每个大格对应1个字)。 - 将基本误差公式中的“2个字”转化为对应的电压值:
已知每个字对应$0.2mV$,那么$2$个字对应的电压值为$2\times0.2mV = 0.4mV$,所以基本误差公式可写为$\Delta U = \pm (0.01\% U_x + 0.4mV)$。 - 计算测量$4V$电压时的误差:
当$U_x = 4V$时,将其代入基本误差公式$\Delta U = \pm (0.01\% U_x + 0.4mV)$可得:
$\Delta U = \pm (0.01\% \times 4V + 0.4mV)$
先计算$0.01\% \times 4V$:
$0.01\% \times 4V=\frac{0.01}{100}\times4V = 0.0004V = 0.4mV$
再计算$\Delta U$:
$\Delta U = \pm (0.4mV + 0.4mV) = \pm 0.8mV$ - 计算测量$0.1V$电压时的误差:
当$U_x = 0.1V$时,将其代入基本误差公式$\Delta U = \pm (0.01\% U_x + 0.4mV)$可得:
$\Delta U = \pm (0.01\% \times 0.1V + 0.4mV)$
先计算$0.01\% \times 0.1V$:
$0.01\% \times 0.1V=\frac{0.01}{100}\times0.1V = 0.00001V = 0.01mV$
再计算$\Delta U$:
$\Delta U = \pm (0.01mV + 0.4mV) = \pm 0.41mV$