Question

2007年諾貝爾物理學獎授予了兩位發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻”救應(yīng)的物理學家．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)強度．
若圖1為某磁敏電阻在室溫下的電阻一磁感應(yīng)強度特性曲線，其中R_B，R₀分別表示有、無磁場時磁敏電阻的阻值．為了測量磁感應(yīng)強度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驗．

（1）設(shè)計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)畫出實驗電路原理圖（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，無磁場時阻值Ro=150Ω
B．滑動變阻器R，全電阻約20Ω
C．電流表．量程2.5mA，內(nèi)阻約30Ω  
D．電壓表，量程3V，內(nèi)阻約3kΩ
E．直流電源E，電動勢3V，內(nèi)阻不計  
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)如下表根據(jù)上表可求出磁敏電阻的測量值R_B=

1500

Ω，結(jié)合圖1可知待測磁場的磁感應(yīng)強度B=

0.90

T．

	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

（3）某同學查閱相關(guān)資料時看到了圖3所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻一磁感應(yīng)強度特性曲線（關(guān)于縱軸對稱），由圖線可以得到什么結(jié)論？

Answer 1

分析：（1）采用伏安法測量電阻，由于待測電阻較大，采用電流表內(nèi)接法，滑動變阻器采用分壓式接法；
（2）采用多次測量取平均的方法，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)強度線性變化；磁敏電阻的阻值的磁感應(yīng)強度的方向無關(guān)，只與磁感應(yīng)強度的大小有關(guān)．

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

U

I

求出每次R的測量值，再采用多次測量取平均的方法，則得
R_B=

1

6

（

0.45

0.3

+

0.91

0.60

+

1.50

1.00

+

1.79

1.20

+

2.71

1.80

）Ω≈1500Ω

R0

RB

=

1500Ω

150Ω

=10
由圖1可知待測磁場的磁感應(yīng)強度B為0.90T；
（3）由圖可知，在0～0.2T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強度非線性變化（或不均勻變化）；
在0.4～1.0T磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強度線性變化（或均勻變化）．
圖中磁場反向時，磁敏電阻的電阻值不變；
故答案為：
（1）如右圖（2）1500，0.90 （3）磁場反向．磁敏電阻的阻值不變．

點評：本題關(guān)鍵是用伏安法測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)強度特性曲線查出磁感應(yīng)強度，同時要能讀懂各個圖象的物理意義，變化規(guī)律．