Question

2007年諾貝爾物理學(xué)獎授予了兩位發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻”效應(yīng)的物理學(xué)家。材料的電阻隨磁場的增加而增大的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度。

  若圖1為某磁敏電阻在室溫下的電阻-磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線，其中R_B、R_O分別表示有、無磁場時(shí)磁敏電阻的阻值。為了測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B，需先測量磁敏電阻處于磁場中的電阻值R_B。請按要求完成下列實(shí)驗(yàn)。

（1）設(shè)計(jì)一個可以測量磁場中該磁敏電阻阻值的電路，在圖2的虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖（磁敏電阻及所處磁場已給出，待測磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為0.6～1.0T，不考慮磁場對電路其它部分的影響）。要求誤差較小。

     提供的器材如下：

     A.磁敏電阻，無磁場時(shí)阻值

     B.滑動變阻器R，全電阻約

     C.電流表，量程2.5mA，內(nèi)阻約

     D.電壓表，量程3V，內(nèi)阻約3k

     E.直流電源E，電動勢3V，內(nèi)阻不計(jì)

     F.開關(guān)S，導(dǎo)線若干

（2）正確接線后，將磁敏電阻置入待測磁場中，測量數(shù)據(jù)如下表：

	1	2	3	4	5	6
U（V）	0.00	0.45	0.91	1.50	1.79	2.71
I（mA）	0.00	0.30	0.60	1.00	1.20	1.80

根據(jù)上表可求出磁敏電阻的測量值R_B=          ，結(jié)合圖1可知待測磁場的磁感

應(yīng)強(qiáng)度B＝           T。

（3）試結(jié)合圖1簡要回答，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～0.2T和0.4～1.0T范圍內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律有何不同？

（4）某同學(xué)查閱相關(guān)資料時(shí)看到了圖3所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻-磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線（關(guān)于縱軸對稱），由圖線可以得到什么結(jié)論？

Answer 1

（1）如下圖所示

（2）1500        0.90

（3）在0～0.2T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度非線性變化（或不均勻變化）;在

0. 4～1.0T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度線性變化（或均勻變化）

（4）磁場反向，磁敏電阻的阻值不變。

解析：（1）由圖1得B=0.6 T時(shí)，=6.4,則=960 Ω。B=1.0 T時(shí)，=11.4，則=1 710 Ω，因R_b遠(yuǎn)大于滑動變阻器R，故滑動變阻器需用分壓接法控制電路；因R_B遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)阻，故安培表需用內(nèi)接法，故測磁場中該磁敏電阻阻值的電路如上圖所示。

（2）由實(shí)驗(yàn)原理知R_b=,由表數(shù)據(jù)可得==1.5×10³ Ω, =1.52×10³ Ω, =1.49×10³ Ω,=1.51×10³ Ω,=1.5×10³ Ω,則

R_B==1.5×10³ Ω（或畫U-I圖線，得R_b）；因=10,由圖1可得B=0.9 T。

（3）由圖1知磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0—0.2 T范圍時(shí)，-B圖線為曲線（非線性），故磁敏電阻的阻值隨B的變化為非均勻變化；由圖1知磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0.4—1.0 T范圍時(shí)B圖線為直線（線性關(guān)系），故磁敏電阻的阻值隨B變化為均勻變化。

（4）由圖3，因R_B-B圖線是關(guān)于縱軸對稱的，故磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向相反時(shí)，磁敏電阻的阻值不變。