IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel

Как следует из выражения (3), амплитудное значение ЭДС индукции, возникающей в витке проводника, прямо пропорционально зависит от частоты переменного тока, протекающего по соленоиду:

ε = -µ₀nπr_i² ωI_m.

Меняя в процессе эксперимента частоту сигнала, выдаваемого генератором, следует ожидать изменение сигнала, появляющегося на экране осциллографа. Поскольку съём показаний осуществляется визуально, то появляются погрешности измерений.

Предположим, что в результате проведённого эксперимента таблица заполнена следующими данными, (см. таблицу №2):

Таблица №2

Результаты экспериментальных измерений

d=30 мм; чувствительность осциллографа=0,005 в/дел
Увеличение частоты от min до max
Частота, Гц	Амплитуда ЭДС, дел
100	1.5
200	3
300	4
400	5.6
500	6.5
600	7.4
700	8.5
800	10
900	11.5
1000	12.5

В программе Excel обработка результатов таблицы №2 выполняется следующим образом.

На свободном листе рабочей книги Excel в ячейке А1 с клавиатуры набираем текст: «Увеличение частоты f». Далее объединяем ячейки А1-С1 (для этого необходимо их выделить а затем щёлкнуть мышью в панели инструментов по кнопке ).

Далее в ячейке А2 вводим: «Частота, Гц», в ячейке В2 вводим: «ЭДС, дел», в ячейке С2 вводим фразу: «ЭДС, вольт».

В ячейки А3-А12 вводим числовые значения частоты «100-1000». В ячейки В3-В12 вводим соответствующие числовые значения снятого с экрана осциллографа значения ЭДС.

Далее в столбце С, начиная с ячейки С3, вычисляем значение ЭДС в вольтах. Для этого в ячейку С3 вводим выражение: =0.005*B3 и далее автозаполнением вычисляем по столбцу до С12.

В результате получим окончательный вид таблицы №3, обработанной в программе Excel.

Таблица №3

Результаты замеров частоты сигнала и напряжения эдс во внутреннем витке

Для получения графической зависимости (на основании приведённых в таблице №3 результатов) необходимо воспользоваться мастером диаграмм в Excel.

Построение графика в Excel следует начинать с выделения численных значений частоты и ЭДС, размещённых в столбцах А и С, см. табл. №3. При этом необходимо иметь в виду, что числовые данные столбца А имеют смысл аргумента А а столбца С – функции.

Затем вызывается мастер диаграмм с помощью кнопки , находящейся на панели инструментов Excel. Далее следует выполнить 4 этапа (шага) построения графика:

- на первом шаге выбирается тип и вид диаграммы, а именно: «Точечная», см. рис.9;

Рис. 9 Вид 1-го шага построения диаграммы

- на втором шаге активизируется команда «Ряд»: и заполняется надпись легенды: ряд 1-ЭДС=f(f):, рис.10;

Рис. 10 Вид 2-го шага построения диаграммы

- на третьем шаге заполняются окна шаблонов название диаграммы: «Зависимость ЭДС от частоты» и подписи по осям: X- «Частота f, Герц» и Y- «ЭДС, Вольт», см. рис.11;

Рис. 11 Вид 3-го шага построения диаграммы

- на четвёртом шаге реализуется макрокоманда «Готово», см. рис.12.

Рис. 12 Вид 4-го шага построения диаграммы

В результате получим диаграмму, изображённую на рис.13.

Рис.13 Диаграмма зависимости ЭДС от частоты сигнала f

Изменение точечных экспериментальных зависимостей (рис. 13) можно представить в виде графика и описать аналитическими выражениями, т. е. в виде формул. В программе Excel это выполняется с помощью макрокоманды «Добавить линию тренда», которая позволяет линеаризовать зависимость с применением метода наименьших квадратов.

Для этого необходимо выполнить следующие операции:

- на полученной диаграмме требуется подвести курсор к любой отмеченной экспериментальной точке и выполнить однократное нажатие правой клавиши мыши (ПКМ); на поле диаграммы появится контекстное меню, см. рис. 14;

Рис.14 Вид диаграммы перед добавлением линии тренда

- в появившемся контекстном меню подвести курсор мыши к команде «Добавить линию тренда»:, нажать ЛКМ;

- выбрать тип линии тренда «Линейная» в результате получим окно, изображённое на рис. 15;

Рис.15 1-й шаг добавления линии тренда

- в верхней части окна «Линия тренда» щёлкнуть ЛКМ по кнопке «Параметры»:;

- с помощью ЛКМ разместить метки (галочки) в окошках «Пересечение кривой с осью Y в точке 0» и «Показывать уравнение на диаграмме»: , в результате получим окно, изображённое на рис. 16;

Рис.16 2-й шаг добавления линии тренда

- и выполнить однократное нажатие ЛКМ на «ОК».

Рисунок 17 иллюстрирует результат указанных построений. В легенде диаграммы обозначена формула, описывающая данную зависимость:

y=6∙10^-5x.

Применительно к электрическим величинам это уравнение будет:

ЭДС = 6∙10^-5∙f. (4)

Рис.17 Графическое изображение результатов табл. №1, обработанных с помощью линий тренда

I=0,89U

Предположим далее, что таблица №2, заполнена для исследуемого витка следующими фактическими данными, полученных в результате повторных измерений, см. табл. №4.

Таблица №4