Question

2007年諾貝爾物理學獎授予了兩位發現“巨磁電阻”效應的物理學家．材料的電阻隨磁場的增加而增大的現象稱為磁阻效應，利用這種效應可以測量磁感應強度．
若圖1為某磁敏電阻在室溫下的電阻-磁感應強度特性曲線，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）設計一個可以測量磁場中該磁敏電阻阻值的電路圖，在圖2的虛線框內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R₀=150Ω
B．滑動變阻器R，全電阻約20Ω
C．電流表A，量程2.5mA，內阻約30Ω
D．電壓表V，量程3V，內阻約3KΩ
E．直流電源E，電動勢3V，內阻不計
F．開關S，導線若干
（2）正確連線后，將磁敏電阻置于待測磁場中，測量數據如下表：

	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

根據上表可求出磁敏電阻的測量值R_B=

 

，結合圖1可知待測磁場的磁感應強度B=

 

T．
（3）試結合圖1簡要回答，磁感應強度B在0～0.2T和0.4～1.0T范圍內磁敏電阻阻值的變化規律有何不同？
（4）某同學查閱相關資料時看到了圖3所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻-磁感應強度特性曲線（關于縱軸對稱），由圖線可以得到什么結論？

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得出磁感應強度；
（3）兩段圖線最顯著的區別在于第二段為直線，即磁敏電阻的阻值隨磁感應強度線性變化；
（4）磁敏電阻的阻值的磁感應強度的方向無關，只與磁感應強度的大小有關．

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

（2）采用多次測量取平均的方法，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可知待測磁場的磁感應強度B為0.90T；
故答案為：1500Ω，0.90．
（3）在0～0.2T范圍內，磁敏電阻的阻值隨磁感應強度非線性變化（或不均勻變化）；
在0.4～1.0T磁敏電阻的阻值隨磁感應強度線性變化（或均勻變化）．
（4）圖中磁場反向時，電阻值不變；
故由圖線可以得到磁場反向時磁敏電阻的阻值不變．

點評：本題關鍵是用伏安法測量出磁敏電阻的阻值，然后根據某磁敏電阻在室溫下的電阻-磁感應強度特性曲線查出磁感應強度，同時要能讀懂各個圖象的物理意義，變化規律．