控制变数
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科学实验中的控制变数(英语:Control variable,或称控制变因)或科学常量(英语:scientific constant)是整个研究过程中恒定和不变的实验要素。控制变数强烈影响实验结果,并且在实验过程中保持不变,以测试从属和独立变量的相对关系。控制变数本身不是研究者的主要兴趣。
用法
编辑在实验中维持固定的变数是为了评估其它变数之间的关系,即为控制变数。控制变数是整个实验中不会改变的元素,因为它的固定状态是为了更好地理解其它被测变数之间的关系。
实质上,控制变数在整个实验中保持不变,在实验结果中并不是主要考量。实验中控制变数的任何变化将使应变数(dependent variable, DV)与自变数(independent variable, IV)的相关性无效,会造成实验结果偏斜。
实验
编辑任何的系统在自然状态中,许多变数可能是独立的,而每一个都会影响另一个。由实验者操作的自变数,测试对应变数造成的影响,了解两者之间的关系。任何附加的独立变量都可以是一个控制变数。
例如一个有关波义耳定律的实验,数学模式如下:
其中:
- P 是压力、
- V 是体积、
- T 是绝对温度、
- k 是常数(以能量单位除以温度);
- 表示压力与体积的乘积与系统温度之间的比值保持不变。
在验证波以耳气体定律(P * V = T)的实验部份中,其中压力,温度和体积都是变量,需要至少一个保持不变,量测对这些变量的最终变化。这是为了在剩馀的变量中看到可比较的实验结果。
如果体积作为控制变数,并在整个实验过程中不允许改变,则“压力和温度”应变量之间的关系可由改变其中之一的值而快速建立。例如,如果压力升高,则温度必须相对应增加。
然而,如果温度作为控制变数,并在整个实验过程中不能改变,则改变“压力和体积”应变量其中之一的值快速建立两者之间的关系。例如,压力升高,则体积必须减小。