Interpretación física de la intersección y en un gráfico de corriente frente a voltaje

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Interpretación física de la intersección y en un gráfico de corriente frente a voltaje

Física
Estadísticas
electricidad
análisis de los datos
resistencia eléctrica
deberes-y-ejercicios

Kariem

Así que recopilé datos de corriente y voltaje de un circuito simple con una fuente de alimentación y una resistencia, usando un multímetro. Creé un gráfico para estos datos usando Excel y obtuve la intersección y (que es básicamente el valor de la corriente cuando el voltaje era cero) y encontré que era un pequeño número negativo:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Lo que me pregunto es cuál es la explicación física de este valor, que por la ley de ohm debería haber sido cero. ¿Es simplemente un error experimental en los datos recogidos por el multímetro? ¿O tiene algún significado físico más profundo?

N. Virgo

La respuesta es casi seguro un error experimental, pero ayudará si puede publicar la imagen.

Motl de Luboš

Es extraño llamarlo "error experimental". Hay errores sistemáticos y errores estadísticos y es probable que se trate de un error estadístico ordinario, inevitable. Las medidas experimentales simplemente nunca pueden ser exactas y la regresión lineal tampoco tiene razón para cruzar exactamente el origen. si sabes eso

U = 0

$U=0$ para

I = 0

$I=0$ y viceversa, bien por ti, también puedes insertarlo como una condición extra para tus leyes. Pero si no lo asume y hace una regresión lineal, no hay razón por la que deba derivar exactamente esta ley. Lo obtendrá como máximo dentro de un margen de error.

Miguel

Para ampliar el comentario de Lubos, si observa el intervalo de confianza (o el valor p o alguna otra estadística de prueba razonable), es casi seguro que encontrará que el ajuste es consistente con una línea que pasa por el origen con un alto grado de confianza. Si no es así, probablemente haya algún error sistemático. ¿Puedes obtener una trama que incluya el origen?

Cheekú

Si confía en su intuición física de que la línea debe pasar por el origen, puede establecer esa condición en Microsoft Excel. Si el

R^{2}

$R^2$ todavía está por encima de 0,97, es lo suficientemente bueno. Pero aquí está la razón probable de la intersección y distinta de cero: la ley de Ohm supone que en su aparato, el multímetro tiene una resistencia idealmente cero al medir la corriente e idealmente una resistencia infinita al medir el voltaje. La desviación que obtiene de cero, es decir, 0,015, se explica a partir de esto si el recuento mínimo de su instrumento es comparable a este valor. ¿Es este el caso?

Respuestas (2)

Interpretación física de la intersección y en un gráfico de corriente frente a voltaje

La respuesta es casi seguro un error experimental, pero ayudará si puede publicar la imagen.
Es extraño llamarlo "error experimental". Hay errores sistemáticos y errores estadísticos y es probable que se trate de un error estadístico ordinario, inevitable. Las medidas experimentales simplemente nunca pueden ser exactas y la regresión lineal tampoco tiene razón para cruzar exactamente el origen. si sabes eso $U=0$ para $I=0$ y viceversa, bien por ti, también puedes insertarlo como una condición extra para tus leyes. Pero si no lo asume y hace una regresión lineal, no hay razón por la que deba derivar exactamente esta ley. Lo obtendrá como máximo dentro de un margen de error.
Para ampliar el comentario de Lubos, si observa el intervalo de confianza (o el valor p o alguna otra estadística de prueba razonable), es casi seguro que encontrará que el ajuste es consistente con una línea que pasa por el origen con un alto grado de confianza. Si no es así, probablemente haya algún error sistemático. ¿Puedes obtener una trama que incluya el origen?
Si confía en su intuición física de que la línea debe pasar por el origen, puede establecer esa condición en Microsoft Excel. Si el $R^2$ todavía está por encima de 0,97, es lo suficientemente bueno. Pero aquí está la razón probable de la intersección y distinta de cero: la ley de Ohm supone que en su aparato, el multímetro tiene una resistencia idealmente cero al medir la corriente e idealmente una resistencia infinita al medir el voltaje. La desviación que obtiene de cero, es decir, 0,015, se explica a partir de esto si el recuento mínimo de su instrumento es comparable a este valor. ¿Es este el caso?

Juan Rennie · Answer 1

Suponiendo que su circuito es tan simple como suena, entonces si el voltaje a través de la resistencia es cero, la corriente de estado estable a través de él debe ser cero. Es probable que la intercepción negativa se deba a un error experimental, especialmente porque está extrapolando un largo camino hasta cero. Realmente necesitas medir más punto entre $V = 0$ y $V = 2$ para llegar más lejos.

Hay circunstancias en las que necesita un voltaje finito antes de que la corriente aumente desde cero, por ejemplo, si su circuito contiene un diodo con polarización directa. Esto te daría un negativo. $y$ interceptar.

colin mcfaul · Answer 2

Al igual que John Rennie, asumo que el circuito es solo una resistencia y un suministro de voltaje. En ese caso, tiene razón: no debería haber corriente a voltaje cero.

La fuente más obvia (para mí) de esta "discrepancia" es la incertidumbre en sus mediciones actuales. (Las incertidumbres en sus mediciones de voltaje también son relevantes, pero probablemente sean lo suficientemente pequeñas como para que pueda ignorarlas). Su pendiente e intersección ajustadas tendrán incertidumbres. Esas incertidumbres son funciones de sus puntos de datos sin procesar y las incertidumbres en esos puntos de datos sin procesar. No sé si Excel te da las incertidumbres en tus parámetros de ajuste; si es así, no sabría como conseguirlo. Pero podrías trabajar eso por ti mismo. wolframioda la forma de esas incertidumbres, pero también lo he visto en libros introductorios de análisis de errores. Normalmente, querrá que su software de adaptación haga eso, o escribir un programa para hacerlo. Pero si Excel no le da esa información, y con solo 6 puntos de datos, puede que no sea demasiado difícil hacerlo a mano. Supongo que encontrará que la incertidumbre en la intersección y es mayor que el valor ajustado que obtuvo para la intersección y, lo que significa que sus datos son consistentes con una intersección y de cero.

Si aún tiene acceso al equipo, puede intentar medir la corriente con cero voltaje aplicado para ver qué le da su multímetro. También puede completar un poco más de la región en su diagrama entre $V=0$ y $V=2$ . El primero indicaría si existe algún sesgo sistemático en su multímetro. El segundo cambiaría sus parámetros de ajuste y sus incertidumbres, lo que podría hacer que desaparezca esa discrepancia.

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