物理实验 磁阻效应
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
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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
物理实验之磁阻效应法测量磁场
实验15 磁阻效应法测量磁场物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器利用磁阻效应制成。
磁场的测量可利用电磁感应，霍尔效应，磁阻效应等各种效应。
其中磁阻效应法发展最快，测量灵敏度最高。
磁阻传感器可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量，地磁场测量，各种导航系统中的罗盘，计算机中的磁盘驱动器，各种磁卡机等等。
也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，各种接近开关，隔离开关，广泛用于汽车，家电及各类需要自动检测与控制的领域。
磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（MR ），各向异性磁阻（AMR ），巨磁阻（GMR ），庞磁阻（CMR ）等阶段。
本实验研究AMR 的特性并利用它对磁场进行测量。
【实验目的】1． 了解AMR 的原理并对其特性进行实验研究。
2． 测量赫姆霍兹线圈的磁场分布。
3． 测量地磁场。
【仪器用具】ZKY-CC 各向异性磁阻传感器（AMR ）与磁场测量仪【实验原理】各向异性磁阻传感器AMR （Anisotropic Magneto-Resistive sensors ）由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni 80 Fe 20）薄膜形成电阻。
沉积时外加磁场，形成易磁化轴方向。
铁磁材料的电阻与电流与磁化方向的夹角有关，电流与磁化方向平行时电阻R max 最大，电流与磁化方向垂直时电阻R min 最小，电流与磁化方向成θ角时，电阻可表示为：θ2min max min cos )(R R R R -+= （1） 在磁阻传感器中，为了消除温度等外界因素对输出的影响，由4个相同的磁阻元件构成惠斯通电桥，结构如图1所示。
图1中，易磁化轴方向与电流方向的夹角为45度。
理论分析与实践表明，采用45度偏置磁场，当沿与易磁化轴垂直的方向施加外磁场，且外磁场强度不太大时，电桥输出与外加磁场强度成线性关系。
无外加磁场或外加磁场方向与易磁化轴方向平行时，磁化方向即易磁化轴方向，电桥的4个桥臂电阻阻值相同，输出为零。
磁阻效应物理实验报告
磁阻效应磁阻器件由于其灵敏度高、抗干扰能力强等优点在工业、交通、仪器仪表、医疗器械、探矿等领域应用十分广泛，如：数字式罗盘、交通车辆检测、导航系统等。
磁阻器件品种较多，可分为正常磁电阻，各向异性磁电阻，特大磁电阻，巨磁电阻和隧道电阻等。
其中正常磁电阻的应用十分普遍。
锑化铟（InSb）传感器是一种价格低廉、灵敏度高的正常磁电阻，有着十分重要的应用价值。
它可用于制造在磁场微小变化时测量多种物理量的传感器。
本实验使用两种材料的传感器，砷化镓（GaAs）测量磁感应强度和研究锑化铟（InSb）在磁感应强度变化时的电阻，融合霍尔效应和磁阻效应两种物料现象。
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。
实验仪器磁阻效应实验仪。
实验原理在一定条件下，导电材料的电阻R随磁感应强度B的变化规律称为磁阻效应。
当材料处于磁场中时，导体或半导体内的载流子将受洛伦兹力的作用发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场。
如霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛伦兹力作用刚好抵消，那么大于或小于该速度的载流子将发生偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数目将减少，电阻增大，表现横向电阻效应。
通常以电阻率的相对该变量来表示磁阻的大小，即用)0(/ρρ∆表示，其中)0(ρ表示零磁场是的电阻率，设磁电阻阻值在磁感应强度为B 中的电阻率为)(B ρ，则)0()(ρρρ-=∆B ，由于磁阻传感器电阻的相对变化率)0(/R R ∆正比于)0(/ρρ∆，这里)0()(R B R R -=∆，因此也可以用磁阻传感器电阻的相对变化量)0(/R R ∆来表示磁阻效应的大小。
实验证明，当金属或半导体处于较弱磁场中时，一般磁阻传感器电阻相对变化率)0(/R R ∆正比于磁感应强度B 的平方，而在强磁场中)0(/R R ∆与磁感应强度B 呈线性函数关系。
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。
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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(RB-RO)/RO
0.25
0.2
0.15
(RB-RO)/RO 0.1
0.05
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
在弱磁场下，磁阻变化率ΔR/R(0)与磁感应强度B成二 次函数关系 在强磁场下，磁阻变化率ΔR/R(0)与磁感应强度B成一 次函数关系
如果将图1 中a、b端短接，霍尔电场将不存在，所有 电子将洛伦兹力的作用下向a端偏转，磁阻效应更明显。
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， ρ(B)为 在磁感应强度为B的磁场中的电阻率，则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) ，因此也可以用电阻的相对改变量 ΔR/R(0)来表示磁阻效应的大小。 本实验要研究的就是ΔR/R(0) 与磁感应强度B的关系。
B
(RB-RO)/RO
0 0.056237 0.111913 0.166475 0.223762 0.279944 0.342425 0.400285 0.45745 0.510567 0.565275
0 0.03238195 0.071898963 0.087509142 0.103580706 0.120134416 0.137192301 0.154777749 0.172915619 0.185327424 0.204445609
以砷化镓用霍尔效应测 磁感应强度 以锑化铟研究磁阻效应
B=
VH KI H
1．测定励磁电流和磁感应强度的关系: ．测定励磁电流和磁感应强度的关系 测量励磁电流IM与UH的关系 测试开始时，可调节IM=0mA，处于零磁场状态，调 节霍尔传感器位置，使霍尔传感器在电磁铁气隙最外 边，离气隙中心约20mm。调霍尔工作电流IH=5.00mA， 预热５分钟后，测量霍尔传感器的不等位电U0≈1.8mV。 使传感器印板上0刻度对准电磁铁上中间基准线，面板 上按钮开关K1和K2均按下。调励磁电流IM为0、100、 200、300……1000mA。记录对应数据并绘制电磁铁 B~IM关系磁化曲线。由霍尔元件的原理可知，磁场B 的计算公式是： UH /KIH
IM
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
B
B
0 0.05548 0.111073 0.166554 0.221808 0.278644 0.341695 0.399548 0.456045 0.509605 0.562712
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 500 1000 1500 B
冀亚雯
磁阻：当导电材料处于磁场中时，其电阻值R将随磁 感应强度B变化，这个现象称为磁阻效应，电阻的变 化量称为磁阻。
当导电体处于磁场中时，导电体内的载流子将在洛仑 兹力的作用发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍 尔电场。 对于处于平均速度的电子，霍尔电场作用和洛仑兹力 作用刚好抵消，而大于或小于此速度的电子将发生沿 偏转，导致沿外加电场方向运动的载流子数量将减少， 电阻增大，也就是由于磁场的存在，增加了电阻。
2．测量磁感应强度和磁阻变化的关系: ．测量磁感应强度和磁阻变化的关系 （1）调节传感器位置，使传感器印刷板上0刻度对准 电磁铁上中间基准线，把励磁电流先调节为0，释放K1、 K2 ，按下K3 ，K4打向上方。在无磁场的情况下，调 节磁阻工作电流I2，使仪器数字式毫伏表显示电压 U2=800.0mV，记录此时的I2数值，此时按下K1、K2 ， 记录霍尔输出电压VH，改变K4方向再测一次VH值， 依次记录数据。各开关回复原状； （2）按上述步骤，逐步增加励磁电流，改变I2，在基 本保持U2=800.0mV不变的情况下，重复以上过程， 将数据记录到自拟的表格中，根据数据作 关系曲线。