控制變數
科學實驗中的控制變數(英語:Control variable,或稱控制變因)或科學常量(英語:scientific constant)是整個研究過程中恆定和不變的實驗要素。控制變數強烈影響實驗結果,並且在實驗過程中保持不變,以測試從屬和獨立變量的相對關係。控制變數本身不是研究者的主要興趣。
用法
編輯在實驗中維持固定的變數是為了評估其它變數之間的關係,即為控制變數。控制變數是整個實驗中不會改變的元素,因為它的固定狀態是為了更好地理解其它被測變數之間的關係。
實質上,控制變數在整個實驗中保持不變,在實驗結果中並不是主要考量。實驗中控制變數的任何變化將使應變數(dependent variable, DV)與自變數(independent variable, IV)的相關性無效,會造成實驗結果偏斜。
實驗
編輯任何的系統在自然狀態中,許多變數可能是獨立的,而每一個都會影響另一個。由實驗者操作的自變數,測試對應變數造成的影響,了解兩者之間的關係。任何附加的獨立變量都可以是一個控制變數。
例如一個有關波義耳定律的實驗,數學模式如下:
其中:
- P 是壓力、
- V 是體積、
- T 是絕對溫度、
- k 是常數(以能量單位除以溫度);
- 表示壓力與體積的乘積與系統溫度之間的比值保持不變。
在驗證波以耳氣體定律(P * V = T)的實驗部份中,其中壓力,溫度和體積都是變量,需要至少一個保持不變,量測對這些變量的最終變化。這是為了在剩餘的變量中看到可比較的實驗結果。
如果體積作為控制變數,並在整個實驗過程中不允許改變,則「壓力和溫度」應變量之間的關係可由改變其中之一的值而快速建立。例如,如果壓力升高,則溫度必須相對應增加。
然而,如果溫度作為控制變數,並在整個實驗過程中不能改變,則改變「壓力和體積」應變量其中之一的值快速建立兩者之間的關係。例如,壓力升高,則體積必須減小。