磁阻效应(大学近代物理实验)
磁阻效应的实验报告
磁阻效应的实验报告实验目的通过实验研究磁阻效应的产生原理，了解磁阻效应对于电阻变化的影响。
实验原理磁阻效应是指材料在外加磁场作用下，电阻发生变化的现象。
根据实验材料的不同，磁阻效应可以分为正磁阻效应和负磁阻效应。
正磁阻效应对应着电阻的增加，而负磁阻效应对应着电阻的减小。
实验器材1. 磁阻效应实验装置2. 磁铁实验步骤1. 将实验装置连接好，并将其放置于稳定的起点位置。
2. 打开电源，调整磁铁的位置和方向，使之与实验装置的位置和方向重合。
3. 对实验装置进行初始磁场校准，保持电流为零，记录下此时的电阻读数。
4. 调节电源，使电流从小到大依次经过一系列数值，记录下每个电流值对应的电阻读数。
5. 根据记录的数据，绘制电流与电阻的变化曲线。
实验结果分析通过实验记录的数据，绘制出电流与电阻的变化曲线如下：
强磁场中：
0
R / 在角频率w的弱正弦波交流磁场中， ΔR/R(0)正比于B平方，电阻R 随2w作周期变化，即磁阻传感器有交流电倍频性能。若外界交流磁 场的磁感应强度B为 B B0 cost 2 设在弱磁场中， R / R(0) kB 假设电流恒定为 I ，由上式可得
学号
姓名
概述
磁阻效应：材料的电阻会因外加磁场而增加或减 少，电阻的变化量称为磁阻。一定条件下，导电 材料的电阻值R随磁感应强度B的变化规律称为磁 阻效应。 磁阻应用：目前，磁阻效应广泛用于磁传感、磁 力计、电子罗盘、位置和角度传感器、车辆探测、 GPS导航、仪器仪表、磁存储(磁卡、硬盘)等领 域。 磁阻器件的特点：灵敏度高、抗干扰能力强。 在众多的磁阻器件中，锑化铟（InSb）传感器最 为典型，它是一种价格低廉、灵敏度高的磁阻器 件，在生产生活应用广泛。
实验仪器
磁阻效应试验仪面板图
磁阻效应 试验仪连 接图
实验内容
测量电路图
1、测量励磁电流 I M 与磁感应强度 B的关系： 绘制电磁铁B线 VH 磁场B= KI S
I M 关系磁化曲
IS
IM
2、测量电磁铁气隙磁场沿水平方 向的分布 调节励磁电流 I M =500mA，I S =5.00mA时，测量霍尔输出电 压 与水平位置X的关系。根 VH 据数据做B-X关系曲线。 3、测量磁感应强度和磁阻变化的 关系，根据数据做B- R / R(0) 关系曲线
实验目的
1、了解磁阻现象与霍尔效应的关系与区别。 2、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的 关系。
3、作出锑化铟传感器的电阻变化与磁感应强
度的关系曲线。
实验原理
电、磁 力 B I
S
磁电阻效应实验报告
一、实验目的1. 理解磁电阻效应的基本原理和现象。
2. 掌握磁电阻效应实验的基本操作和数据处理方法。
3. 分析磁电阻效应在不同材料中的表现，了解其应用前景。
二、实验原理磁电阻效应是指当金属或半导体材料受到磁场作用时，其电阻值发生变化的现象。
根据磁电阻效应的原理，本实验主要分为以下三个部分：1. 磁阻效应：当磁场垂直于电流方向时，电阻值随磁场强度的增加而增加。
2. 巨磁电阻效应（GMR）：在多层膜结构中，由于电子的隧穿效应，当相邻两层膜的磁化方向相反时，电阻值显著降低。
3. 隧道磁电阻效应（TMR）：在隧道结中，当电子隧穿穿过绝缘层时，电阻值随磁场强度的变化而变化。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：磁电阻效应实验仪、磁场发生器、电流表、电压表、信号发生器、示波器、计算机等。
2. 实验材料：磁阻材料、多层膜材料、隧道结材料等。
四、实验步骤1. 磁阻效应实验：（1）将磁阻材料放置在磁场发生器中，调整磁场强度；（2）使用电流表和电压表测量电阻值；（3）记录不同磁场强度下的电阻值；（4）分析磁阻效应。
2. 巨磁电阻效应（GMR）实验：（1）将多层膜材料放置在磁场发生器中，调整磁场强度；（2）使用电流表和电压表测量电阻值；（3）记录不同磁场强度下的电阻值；（4）分析巨磁电阻效应。
3. 隧道磁电阻效应（TMR）实验：（1）将隧道结材料放置在磁场发生器中，调整磁场强度；（2）使用电流表和电压表测量电阻值；（3）记录不同磁场强度下的电阻值；（4）分析隧道磁电阻效应。
五、实验数据与结果1. 磁阻效应实验数据：磁场强度（T）电阻值（Ω）0.1 1000.2 1500.3 2000.4 2500.5 3002. 巨磁电阻效应（GMR）实验数据：磁场强度（T）电阻值（Ω）0.1 1000.2 500.3 200.4 100.5 53. 隧道磁电阻效应（TMR）实验数据：磁场强度（T）电阻值（Ω）0.1 1000.2 500.3 200.4 100.5 5六、实验分析与讨论1. 磁阻效应实验结果表明，随着磁场强度的增加，磁阻材料的电阻值逐渐增加。
磁阻效应实验报告
磁阻效应实验报告磁阻效应实验报告引言：磁阻效应是指当磁场作用于导体时，导体内的电阻会发生变化的现象。
这一现象在工业和科学领域中具有重要的应用价值。
本实验旨在通过测量磁场强度和电阻的变化关系，探究磁阻效应的原理和应用。
实验装置：本实验所用装置包括磁场发生器、导线、电流表、电压表和电源等。
磁场发生器用于产生磁场，导线则用于连接电源、电流表和电压表。
实验过程：1. 首先，将磁场发生器放置在实验台上，并连接电源。
2. 将导线绕在磁场发生器的铁芯上，确保导线与磁场发生器之间的接触良好。
3. 将电流表和电压表分别连接到导线的两端，以测量电流和电压的变化。
4. 通过调节电源的电压，使得电流表读数在合适的范围内。
5. 用磁铁靠近磁场发生器，观察电流表和电压表的读数变化。
实验结果：实验中我们记录了不同磁场强度下的电流和电压变化。
结果显示，在磁场强度增加的情况下，电流表的读数逐渐减小，而电压表的读数则逐渐增加。
这一结果表明了磁阻效应的存在。
讨论和分析：根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 磁阻效应是由磁场对导体内电子运动的影响所引起的。
当磁场增强时，磁场对电子的作用力也增强，从而导致电子在导体内运动的受阻，导致电流减小。
2. 磁阻效应的大小与导体的材料和几何形状有关。
不同材料和形状的导体对磁阻效应的响应程度不同。
3. 磁阻效应在实际应用中具有广泛的用途。
例如，磁阻效应可用于制造磁阻传感器，用于测量磁场强度和位置。
此外，磁阻效应还可应用于磁存储器、磁记录和磁传感等领域。
结论：通过本实验，我们深入了解了磁阻效应的原理和应用。
磁阻效应是磁场对导体内电子运动的影响，导致电流减小的现象。
磁阻效应在工业和科学领域中具有重要的应用价值，例如磁阻传感器、磁存储器等。
通过进一步研究和应用，我们可以不断发掘磁阻效应的潜力，为技术创新和进步做出贡献。
总结：本实验通过测量磁场强度和电阻的变化关系，探究了磁阻效应的原理和应用。
实验结果表明，在磁场强度增加的情况下，电流减小，电压增加，验证了磁阻效应的存在。
【大学物理实验(含 数据+思考题)】巨磁电阻效应及其应用
实验4.21 巨磁电阻效应及其应用一、实验目的（1）了解GMR效应的现象和原理（2）测量GMR的磁阻特性曲线（3）用GMR传感器测量电流（4）了解磁记录与读出的原理和方法二、实验仪器ZKY-JCZ巨磁电阻效应及应用实验仪ZKY-JCZ基本特性组件三、实验原理物质在磁场中电阻发生变化的现象，称为磁阻效应。
磁性金属和合金材料一般都有这种现象。
一般情况下，物质的电阻在磁场中仅发生微小的变化。
在某种条件下，电阻值变动的幅度相当大，比通常情况下高十余倍，称为巨磁阻(Giant magneto resistance，简称GMR)效应。
巨磁阻效应是一种量子力学效应，它产生于层状的磁性薄膜结构。
这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。
当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料有最小的电阻;当铁磁层的磁矩相互反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。
根据导电的微观机理，电子在导电时并不是沿电场直线前进，而是不断和晶格中的原子发生碰撞(又称散射)，每次散射后电子都会改变运动方向，总的运动是电场对电子的定向加速与这种无规则散射运动的叠加。
电子在两次散射之间走过的平均路程称为电子的平均自由程。
电子散射概率小，则平均自由程长，电阻率低。
一般把电阻定律R=ρl/S中的电阻率ρ视为与材料的几何尺度无关的常数，这是因为通常材料的几何尺度远大于电子的平均自由程(例如铜中电子的平均自由程约为34nm)，可以忽略边界效应。
当材料的几儿何只度小到纳米量级，只有几个原子的厚度时(例如，铜原子的直径约为0.3nm)，电子在边上的散射概率大大增加，可以明显观察到厚度减小电阻率增加的现象。
电子除携带电荷外，还具有自旋特性。
自旋磁矩有平行和反平行于外磁场两种取向。
英国物理学家诺贝尔奖获得者N.F.Mott指出，在过渡金属中，自旋磁矩与材料的磁场方向平行的电子，所受散射概率远小于自旋磁矩与材料的磁场方向反平行的电子。
磁阻效应综合实验实验报告
磁阻效应综合实验实验报告1. 通过实验了解磁阻效应的基本原理及它在实际中的应用；2. 通过实验测量出磁阻效应的大小，并和理论值进行对比；3. 通过实验研究磁场对材料电阻的影响，进一步理解材料的磁阻特性。
实验原理：磁阻效应是指材料导电性随着外加磁场的增大而发生变化的现象。
根据磁阻效应的不同特点，可以将其分为纵向磁阻效应和横向磁阻效应两种。
纵向磁阻效应是指材料电阻沿着磁场方向的变化，横向磁阻效应是指材料电阻垂直于磁场方向的变化。
实验器材：1. 一块磁阻材料样品；2. 磁场强度可调的恒磁场设备；3. 数字万用表；4. 直流电源。
实验步骤：1. 打开恒磁场设备并调整磁场强度为一定值；2. 通过导线连接磁阻材料样品和数字万用表，测量样品的电阻值；3. 调节磁阻材料样品的位置，使其与磁场垂直或平行；4. 分别记录样品在不同位置下的电阻值，并计算出磁阻效应的大小；5. 将实验数据整理成表格和图形，并与理论值进行对比分析。
实验结果：通过实验测得的数据，我们可以计算出磁阻效应的大小，并与理论值进行对比。
实验结果显示，随着磁场的增大，磁阻效应也随之增大。
并且在不同位置下，磁阻效应的大小有所差异。
在垂直于磁场方向时，磁阻效应较大；而在平行于磁场方向时，磁阻效应较小。
实验讨论：实验结果与理论值的差异可以通过以下原因进行解释：1. 实验中可能存在测量误差，例如导线接触不良、仪器误差等；2. 磁阻材料的实际性能与理论值有所差异；3. 实验条件可能与理论模型假设不完全一致，例如理论模型假设材料处于完全均匀磁场中，而实验中存在局部磁场分布。
实验总结：通过本次实验，我们对磁阻效应有了更深入的了解。
实验结果表明，磁阻效应的大小与磁场强度、材料的位置有关。
实验结果与理论值的较小差异可能是由于测量误差、材料性能差异和实验条件等原因所致。
为了准确测量磁阻效应，我们还可以在实验中考虑进一步优化测量方法，减小系统误差。
此外，我们还可以通过更多的实验研究，深入探究磁场对材料电阻的影响，拓宽对磁阻效应的理解。
磁阻效应实验报告小结
一、实验背景磁阻效应是指在外加磁场的作用下，材料的电阻发生变化的现象。
该效应在物理学、材料科学以及电子技术等领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过实验验证磁阻效应，并了解其基本原理和测量方法。
二、实验目的1. 理解磁阻效应的基本原理；2. 掌握磁阻效应的测量方法；3. 分析实验数据，得出磁阻效应与磁场、材料等因素之间的关系。
三、实验原理磁阻效应的产生主要与材料的电子输运性质有关。
在外加磁场的作用下，电子的运动轨迹发生改变，导致电阻发生变化。
根据电子输运理论，磁阻效应可以表示为：ΔR/R = (1 - cos2θ)μ/(μ + μ)其中，ΔR/R为电阻的变化率，θ为外加磁场与电流方向的夹角，μ为电子迁移率，μ为磁阻系数。
四、实验仪器与材料1. 磁阻效应实验装置；2. 恒温磁源；3. 电流表；4. 电压表；5. 磁阻材料样品。
五、实验步骤1. 将磁阻材料样品放置在实验装置中；2. 调节恒温磁源，使外加磁场强度分别为0、0.5T、1T、1.5T、2T；3. 测量不同磁场强度下磁阻材料样品的电阻值；4. 记录实验数据，绘制电阻随磁场强度的变化曲线。
六、实验结果与分析1. 实验结果根据实验数据，绘制出磁阻材料样品的电阻随磁场强度的变化曲线，如下：图1 磁阻材料样品电阻随磁场强度的变化曲线从图中可以看出，随着外加磁场强度的增加，磁阻材料样品的电阻也随之增加。
当外加磁场强度为2T时，电阻增加幅度最大。
2. 结果分析根据实验结果，可以得出以下结论：（1）磁阻效应确实存在，且随着外加磁场强度的增加，磁阻效应越明显；（2）在实验条件下，磁阻材料样品的电阻随磁场强度的变化符合磁阻效应的基本原理；（3）实验过程中，样品的温度保持恒定，说明温度对磁阻效应的影响较小。
七、实验误差分析1. 实验过程中，由于仪器精度和人为操作等因素，实验数据存在一定的误差；2. 实验装置的磁场强度可能存在一定的偏差；3. 实验过程中，样品的电阻测量可能受到接触不良等因素的影响。
磁阻效应实验报告数据
磁阻效应实验报告数据一、实验目的本实验旨在探究磁阻效应，了解磁阻效应的基本原理和表现，并通过实验数据分析磁阻效应在实践中的应用。
二、实验原理磁阻效应是指当电流通过磁性材料制成的导体时，磁场会对电流产生阻碍作用，导致电阻值发生变化的现象。
这种现象可以通过磁阻定律进行描述。
磁阻定律指出，磁阻与电流和磁场方向之间的关系可以用以下公式表示：Rm = μ0 × H / I其中，Rm为磁阻，μ0为真空中的磁导率，H为磁场强度，I为电流。
当磁场与电流垂直时，磁阻最大；当磁场与电流平行时，磁阻最小。
三、实验步骤1.准备实验器材：磁性材料制成的导体、电源、电阻器、电流表、磁场发生器、数据采集器等。
2.将电源、电阻器、电流表、磁场发生器与磁性材料制成的导体连接起来，构成一个闭合回路。
3.将数据采集器与磁性材料制成的导体连接起来，以便记录实验数据。
4.开启电源，使电流通过磁性材料制成的导体，并调节磁场发生器的强度，观察磁阻效应的变化。
5.记录实验数据，包括电流值、磁场强度和磁阻值。
6.分析实验数据，得出结论。
四、实验数据分析实验数据如下表所示：根据实验数据，我们可以看出：1.当磁场强度一定时，随着电流的增大，磁阻也相应增大。
这是因为磁场对电流的阻碍作用随着电流的增大而增大。
2.当电流一定时，随着磁场强度的增大，磁阻也相应增大。
这是因为磁场强度增大时，磁场对电流的阻碍作用也相应增大。
通过分析实验数据，我们可以得出以下结论：磁阻效应与电流和磁场方向密切相关，当电流和磁场方向垂直时，磁阻最大；当电流和磁场方向平行时，磁阻最小。
此外，随着电流和磁场强度的增大，磁阻也相应增大。
这些结论与磁阻定律相符，证明了磁阻效应的存在和表现。
五、实验结论与应用通过本实验，我们验证了磁阻效应的存在和表现，并得出了磁阻与电流和磁场方向之间的关系。
这种效应在实践中有着广泛的应用，如用于制造磁性传感器、磁性存储器和磁性电机等。
此外，磁阻效应还可以用于测量磁场强度和电流强度等方面，具有较高的实用价值。
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注意事项
1.不要在实验仪器附近放置具有磁性的物品.
2.加电前必须保证测试仪的调节和调节旋钮均置零位
(即逆时针旋到底)。
3. 在励磁线圈加电后不可插拔励磁电流连线因为此时会 有极强的感应电压,可能损坏仪器.如须插拔励磁电流连 线,应将励磁电流调至最小,再关闭电源,才可进行插拔。
木有了~~~
实验目的
1、了解磁阻现象与霍尔效应的关系与区别。 2、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的 关系。
3、作出锑化铟传感器的电阻变化与磁感应强
度的关系曲线。
实验原理
电#43;++
v
F
E
Fe
- - - B - -
电荷重新分布、 路径改变
某方向电 阻变化
U
R
电子受力分析：重力（竖直向下）、电场力1（外加电压产生）、电场力2
实验仪器
磁阻效应试验仪面板图
磁阻效应 试验仪连 接图
实验内容
测量电路图
1、测量励磁电流 I M 与磁感应强度 B的关系： 绘制电磁铁B线 VH 磁场B= KI S
I M 关系磁化曲
IS
IM
2、测量电磁铁气隙磁场沿水平方 向的分布 调节励磁电流 I M =500mA，I S =5.00mA时，测量霍尔输出电 压 与水平位置X的关系。根 VH 据数据做B-X关系曲线。 3、测量磁感应强度和磁阻变化的 关系，根据数据做B- R / R(0) 关系曲线
学号
姓名
概述
磁阻效应：材料的电阻会因外加磁场而增加或减 少，电阻的变化量称为磁阻。一定条件下，导电 材料的电阻值R随磁感应强度B的变化规律称为磁 阻效应。 磁阻应用：目前，磁阻效应广泛用于磁传感、磁 力计、电子罗盘、位置和角度传感器、车辆探测、 GPS导航、仪器仪表、磁存储(磁卡、硬盘)等领 域。 磁阻器件的特点：灵敏度高、抗干扰能力强。 在众多的磁阻器件中，锑化铟（InSb）传感器最 为典型，它是一种价格低廉、灵敏度高的磁阻器 件，在生产生活应用广泛。
0
R ( B ) R ( 0 ) R R R ( 0) R ( 0 ) R ( 0) R (0) R (0)kB0 cos2 t
2
R ( 0)
1 1 2 R (0)kB 2 R (0)kB0 cos 2t 2 2
磁阻传感器的电阻值在弱正弦波交流磁场中，将产生倍频交流电阻值 变化。 _ 由上式可知，磁阻上的分压为B振荡频率两倍的交流电压和一直流电 压的叠加。
（霍尔效应产生）、洛伦茨力（带电粒子在磁场中运动产生，左手法则）。 左手法则：伸出左手，四指并拢，大拇指与四指指向垂直，让磁感应线穿 过手心，四指指向电流方向，大拇指所指方向为受力方向。
实验原理
通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻的大小， 即用Δρ/ρ(0)表示。其中ρ(0)为零磁场时的电阻率， 设磁电阻电阻值在磁感应强度为B的磁场的电阻率 为ρ(B)，则
强磁场中：
0
R / R（0） B
B /T
实验原理
在角频率w的弱正弦波交流磁场中， ΔR/R(0)正比于B平方，电阻R 随2w作周期变化，即磁阻传感器有交流电倍频性能。若外界交流磁 场的磁感应强度B为 B B0 cost 2 设在弱磁场中， R / R(0) kB 假设电流恒定为 I ，由上式可得
Δρ=ρ(B)-ρ(0)
由于磁阻传感器电阻的相对变化率ΔR/R(0)正 比于Δρ/ρ(0)，因此也可以用磁阻传感器电阻的 相对改变量ΔR/R(0)来表示磁阻效应的大小.
ΔR=R(B)-R(0)
实验原理
磁阻效应的R与B的关系：
R R (0)
电阻的相对变化率：
R / R（0）
2
弱磁场中：
R / R（0） B