KWALIFIKACJA ELE11 - TEST WIEDZY NR 3

PYTANIE NR 3.
Poniżej przedstawiono tabelę z wynikami pomiarów napięcia (V) i natężenia prądu (I) w obwodzie elektrycznym. Analizując te dane, określ, jaki typ błędu pomiarowego najprawdopodobniej wystąpił.
Napięcie (V) Natężenie prądu (I)
5 1
10 2
15 3
20 4.1
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W danych widać prawie idealną proporcję I do U (5/1, 10/2, 15/3), a następnie odchyłkę w ostatnim punkcie (20 V → 4,1 A). Taki powtarzalny wzorzec z odchyleniem sugeruje błąd zależny od warunków/zakresu lub rozkalibrowania przyrządu, czyli błąd systematyczny, a nie czysto losowe rozrzuty.

Pełne wyjaśnienie:

W pomiarach elektrycznych rozróżnia się m.in. błąd losowy, systematyczny oraz gruby. Kluczowe jest, jak zachowuje się seria wyników względem oczekiwanego trendu.

  • Błąd systematyczny to składowa błędu, która ma określony kierunek lub zależy od warunków (np. zakresu miernika, temperatury, metody podłączenia, stałego przesunięcia zera). Powoduje, że wyniki są "przesunięte" w sposób uporządkowany, a nie przypadkowo rozrzucone.
  • Błąd losowy daje rozrzut wyników raz w górę, raz w dół, bez stałego trendu. Zwykle jego wpływ ocenia się przez powtarzanie pomiarów i analizę statystyczną.
  • Błąd gruby to pojedynczy, ewidentnie błędny wynik (np. zły odczyt, pomyłka w zapisie, chwilowy brak styku), zwykle wyraźnie odstający od pozostałych.

W tabeli trzy pierwsze pary (5 V → 1 A, 10 V → 2 A, 15 V → 3 A) układają się idealnie proporcjonalnie, co odpowiada zależności liniowej typowej dla obciążenia rezystancyjnego (prawo Ohma). Ostatni punkt (20 V → 4,1 A) odbiega od idealnej proporcji (przy idealnym trendzie byłoby 4,0 A). Taka odchyłka na krańcu zakresu jest typowa dla efektu związanego z przyrządem lub warunkami pomiaru (np. nieliniowość na końcu skali, błąd wskazań zależny od zakresu), czyli dla błędu systematycznego.

Odpowiedź "błąd losowy" mniej pasuje, bo nie widać przypadkowych wahań wokół trendu – wyniki są niemal idealne do ostatniego punktu. Odpowiedź "błąd gruby" sugerowałaby rażący, oczywisty "odstrzał", zwykle znacznie większy i bez związku z zakresem; tu odchylenie jest niewielkie i wygląda jak efekt metody/urządzenia. Odpowiedź "nie wystąpił żaden błąd" jest niepoprawna, bo ostatnia para nie jest zgodna z wyraźnym wzorcem widocznym w danych.

W praktyce: przy takim obrazie wyników warto sprawdzić zakres miernika, klasę dokładności, zerowanie oraz warunki pracy (np. nagrzewanie, połączenia), a następnie powtórzyć pomiar w pobliżu 20 V lub innym przyrządem.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Błąd systematyczny to składowa błędu, która ma stały kierunek lub zależy od warunków (np. zakresu miernika, temperatury, metody podłączenia). Powoduje uporządkowane odchylenie wyników od wartości rzeczywistej, którego nie "uśredni" samo powtarzanie pomiaru.
Błąd losowy objawia się rozrzutem wyników raz powyżej, raz poniżej oczekiwanej wartości, bez stałego trendu. Zwykle rozpoznaje się go przez serię powtórzeń w tych samych warunkach i ocenę zmienności (np. odchylenia standardowego).
Błąd gruby to pojedynczy, rażąco niepoprawny wynik, zwykle spowodowany pomyłką człowieka (zły odczyt, zły zapis), chwilową awarią lub błędnym podłączeniem. Najczęściej "odstaje" wyraźnie od reszty wyników i wymaga weryfikacji oraz powtórzenia pomiaru.
Przy błędzie systematycznym punkty pomiarowe są przesunięte w sposób uporządkowany (np. zaniżone lub zawyżone, czasem bardziej na końcu zakresu). Przy błędzie losowym punkty są rozrzucone chaotycznie wokół trendu, bez stałego kierunku odchyłek.
Końcówki zakresu przyrządów bywają bardziej podatne na nieliniowość lub błąd wskazań wynikający z konstrukcji i klasy dokładności. Jeśli większość punktów jest zgodna z trendem, a odchyłka pojawia się przy największej wartości, często wskazuje to na efekt zakresu lub warunków pracy.
W praktyce warto:
  • sprawdzić zerowanie i ustawienia miernika,
  • zmienić zakres pomiarowy,
  • porównać z innym przyrządem,
  • zweryfikować połączenia i spadki napięć na przewodach,
  • uwzględnić temperaturę i czas nagrzewania elementów.
Nie zawsze. Zgodność z liniowym trendem może wynikać z tego, że błąd jest stały i "nie psuje" proporcji (np. przesunięcie zera), albo że rozdzielczość odczytu maskuje drobne różnice. Dlatego ocenia się też klasę przyrządu, warunki pomiaru i ewentualną kalibrację.
Prawo Ohma (I=U/R) daje oczekiwaną zależność liniową dla obciążenia rezystancyjnego. Jeśli punkty pomiarowe nie układają się w linię prostą lub odchylają się na końcu zakresu, może to wskazywać na błąd pomiaru, zmianę rezystancji (np. przez temperaturę) albo nieliniowość elementu.
Częste pomyłki to: uznawanie każdej różnicy za błąd losowy, mylenie pojedynczej anomalii z błędem grubym bez sprawdzenia warunków, oraz ignorowanie wpływu zakresu i klasy dokładności. Pomaga porównanie wzorca w danych i zadanie sobie pytania: "czy odchyłka ma kierunek i powtarzalność?"
Najpierw sprawdź, czy odchyłka jest mała czy rażąca oraz czy pojawia się przy konkretnej wartości (np. na końcu zakresu). Mała, "kierunkowa" odchyłka przy skrajnym punkcie częściej pasuje do błędu systematycznego (zakres/kalibracja) niż do błędu losowego.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 42% zdających egzamin. trudne

Eksperci podkreślają: "W danych widać prawie idealną proporcję I do U (5/1, 10/2, 15/3), a następnie odchyłkę w ostatnim punkcie (20 V → 4,1 A)."

Źródła:

  • JCGM 200:2012 (VIM) International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms, definicje: error, systematic error, random error
  • JCGM 100:2008 (GUM) Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, rozdziały dot. składowych błędu i niepewności typu A/B
  • ISO 5725-1:1994, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General principles and definitions, pojęcia: trueness/precision i odniesienia do błędów systematycznych oraz losowych

Materiały:

  • Podstawy metrologii elektrycznej (rozdziały o błędach pomiaru i niepewności)
  • Dokumentacja techniczno-ruchowa oraz instrukcje obsługi mierników (opis klas dokładności i warunków pracy)
  • Materiały dydaktyczne z prawa Ohma i charakterystyk U-I w obwodach liniowych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego