Tails
Просветленный
(40174)
3 месяца назад
Конечно! Давайте разберёмся с задачей шаг за шагом.
### Определение средней величины и стандартного отклонения напряжения
Для начала рассчитаем среднее значение измеренного напряжения (U̅) и стандартное отклонение (σ).
1. Найдём среднее значение напряжения (U̅):
\[ U̅ = \frac{216 + 215 + 211 + 217 + 213 + 212}{6} = \frac{1284}{6} = 214 \, \text{В} \]
2. Найдём отклонение каждого значения от среднего, возведём в квадрат, сложим и поделим на количество значений минус 1, чтобы найти дисперсию (σ^2), затем извлечём квадратный корень для стандартного отклонения (σ):
\[ \sigma^2 = \frac{(216-214)^2 + (215-214)^2 + (211-214)^2 + (217-214)^2 + (213-214)^2 + (212-214)^2}{6 - 1} \]
\[ \sigma^2 = \frac{2^2 + 1^2 + (-3)^2 + 3^2 + (-1)^2 + (-2)^2}{5} \]
\[ \sigma^2 = \frac{4 + 1 + 9 + 9 + 1 + 4}{5} = \frac{28}{5} = 5.6 \]
\[ \sigma = \sqrt{5.6} \approx 2.37 \, \text{В} \]
### Определение погрешности напряжения
Для определения погрешности используем коэффициент Стьюдента. При числе измерений n = 6 и доверительном уровне 95% коэффициент Стьюдента примерно равен 2.571.
#### Погрешность среднего значения напряжения:
\[ \Delta U = t \cdot \frac{\sigma}{\sqrt{n}} = 2.571 \cdot \frac{2.37}{\sqrt{6}} \approx 2.50 \, \text{В} \]
### Определение заряда на конденсаторе
Заряд на конденсаторе (Q) определяется по формуле:
\[ Q = C \cdot U = 10 \, \mu\text{Ф} \cdot 214 \, \text{В} = 2140 \, \mu\text{Кл} \]
### Определение погрешности заряда
Для погрешности заряда учитываем относительную погрешность емкости конденсатора и погрешность напряжения:
Относительная погрешность напряжения:
\[ \left( \frac{\Delta U}{U} \right) \approx \frac{2.50}{214} \approx 0.0117 \, (\text{или} \, 1.17 \%) \]
Относительная погрешность емкости конденсатора (2.5%):
\[ 0.025 \]
Полная относительная погрешность заряда:
\[ \Delta Q_{\text{отн}} = \sqrt{(0.025)^2 + (0.0117)^2} \approx 0.0273 \, (\text{или} \, 2.73\%) \]
Абсолютная погрешность заряда:
\[ \Delta Q = Q \cdot \Delta Q_{\text{отн}} = 2140 \, \mu\text{Кл} \cdot 0.0273 \approx 58.5 \, \mu\text{Кл} \]
### Итоговый результат
Заряд на конденсаторе и его погрешность:
\[ Q = 2140 \, \mu\text{Кл} \pm 58.5 \, \mu\text{Кл} \]
Таким образом, заряд на конденсаторе с учетом погрешности составляет \( 2140 \, \mu\text{Кл} \pm 2.73\% \) (или \( 2140 \, \mu\text{Кл} \pm 58.5 \, \mu\text{Кл} \)).