Question

2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)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(chǎng)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(cè)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、R₀分別表示有、無(wú)磁場(chǎng)時(shí)磁敏電阻的阻值．為了測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B，需先測(cè)量磁敏電阻處于磁場(chǎng)中的電阻值R_B．請(qǐng)按要求完成下列實(shí)驗(yàn)．
（1）設(shè)計(jì)一個(gè)可以測(cè)量磁場(chǎng)中該磁敏電阻阻值的電路圖，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(chǎng)已給出，待測(cè)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為0.6～1.0T，不考慮磁場(chǎng)對(duì)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(wú)磁場(chǎng)時(shí)阻值R₀=150Ω
B．滑動(dòng)變阻器R，全電阻約20Ω
C．電流表A，量程2.5mA，內(nèi)阻約30Ω
D．電壓表V，量程3V，內(nèi)阻約3KΩ
E．直流電源E，電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì)
F．開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干
（2）正確連線后，將磁敏電阻置于待測(cè)磁場(chǎng)中，測(cè)量數(shù)據(jù)如下表：

	1	2	3	4	5	6
U （V）	0.00	0.45	0.92	1.50	1.79	2.71
A （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(cè)量值R_B=

 

，結(jié)合圖1可知待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=

 

T．
（3）試結(jié)合圖1簡(jiǎn)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(duì)稱），由圖線可以得到什么結(jié)論？

Answer 1

分析：（1）采用伏安法測(cè)量電阻，由于待測(cè)電阻較大，采用電流表內(nèi)接法，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法；
（2）采用多次測(cè)量取平均的方法，求出磁敏電阻的阻值R_B，再求出R_B與R₀比值，再由圖1得出磁感應(yīng)強(qiáng)度；
（3）兩段圖線最顯著的區(qū)別在于第二段為直線，即磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度線性變化；
（4）磁敏電阻的阻值的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向無(wú)關(guān)，只與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小有關(guān)．

解答：解：（1）采用伏安法測(cè)量電阻，由于待測(cè)電阻較大，采用電流表內(nèi)接法，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，如下圖所示

（2）采用多次測(cè)量取平均的方法，求出R_B的值
R_B=

0.45 0.30 + 0.92 0.60 + 1.50 1.00 + 1.79 1.20 +  2.71 1.80

5

Ω≈1500Ω

R0

RB

=

1500Ω

150Ω

=10
由圖1可知待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.90T；
故答案為：1500Ω，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）圖中磁場(chǎng)反向時(shí)，電阻值不變；
故由圖線可以得到磁場(chǎng)反向時(shí)磁敏電阻的阻值不變．

點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵是用伏安法測(cè)量出磁敏電阻的阻值，然后根據(jù)某磁敏電阻在室溫下的電阻-磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線查出磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)要能讀懂各個(gè)圖象的物理意義，變化規(guī)律．