磁阻效应法测量磁场-五邑大学
磁阻传感器与地磁场测量实验报告
磁阻传感器与地磁场测量实验报告本实验旨在通过使用磁阻传感器测量地磁场的强度，从而了解磁阻传感器的工作原理和地磁场的特性。
首先，我们需要理解磁阻传感器的基本原理。
磁阻传感器是一种利用磁阻效应测量磁场强度的传感器，它的工作原理是基于材料在外加磁场作用下磁阻发生变化的特性。
在外加磁场的作用下，磁阻传感器的磁阻值会发生变化，通过测量这种变化可以得到磁场的强度。
在实验中，我们首先搭建了一个简单的实验电路，将磁阻传感器连接到电压表上，并将磁阻传感器放置在地面上。
接着，我们对磁阻传感器进行校准，使其能够准确测量地磁场的强度。
在进行校准时，我们需要注意避免外界磁场的干扰，以确保测量结果的准确性。
随后，我们开始进行地磁场的测量。
在实验中，我们发现地磁场的强度并不是均匀的，而是存在一定的变化。
这种变化可能是由地球内部的地磁场和外部磁场的相互作用所导致的。
通过实验数据的分析，我们可以得出地磁场的强度在不同位置存在一定的差异，这为我们进一步研究地磁场的特性提供了重要的参考。
通过本次实验，我们深入了解了磁阻传感器的工作原理和地磁场的特性。
磁阻传感器作为一种重要的传感器，在许多领域都有着广泛的应用，比如导航、地质勘探、磁力传动等。
而地磁场作为地球的重要特征之一，对于我们了解地球内部结构和地球物理现象具有重要意义。
因此，通过本次实验，我们不仅对磁阻传感器有了更深入的了解，同时也对地磁场有了更加全面的认识。
总的来说，本次实验取得了预期的效果，我们通过实际操作深入理解了磁阻传感器的工作原理和地磁场的特性，这对我们今后的学习和科研工作都具有重要的意义。
希望通过今后的实验和研究，我们能够进一步深化对磁阻传感器和地磁场的认识，为相关领域的发展做出更大的贡献。
磁阻效应法测量磁场
实验64 磁阻效应及磁阻效应法测量磁场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、伪钞检别、位置测量等探测器。
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，巨磁电阻和隧道磁电阻等。
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理现象。
【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，导电材料的电阻值R随磁感应强度B的变化规律称为磁阻效应。
如图1所示，当材料处于磁场中时，导体或半导体内的载流子将受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。
如霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，那么小于或大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，表现出横向磁阻效应。
如果将图1 中a、b端短接，霍尔电场将不存在，所有电子将向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△ρ/ρ(0)表示，其中ρ(0)为零磁场时的电阻率，设磁电阻阻值在磁感应强度为B的磁场中电阻率为ρ(B)，则△ρ=ρ(B)－ρ(0), 由于磁阻传感器电阻的相对变化率△R/R(0)正比于△ρ/ρ(0), 这里△R =R(B) －R(0)，因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量△R/R(0)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ΔR/R（0）正比于磁感应强度B的平方，而在强磁场中ΔR/R（0）与磁感应强度B呈线性函数关系。
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。
用磁阻传感器测量地磁场
用磁阻传感器测量地磁场地磁场的数值较小约10-5T 量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往需要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。
本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测定地磁场磁感应强度及地磁磁感应强度的水平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角。
由于磁阻传感器体积小、灵敏度高、易安装，因而在弱磁场测量方面有广泛应用前景[实验目的]1．了解磁阻传感器的特性；2．掌握测量地磁场的一种重要方法。
[实验原理]物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。
对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。
HMC1021Z 型磁阻传感器是由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成的一维磁阻微电路集成芯片，其坡莫合金膜，如图1所示，该薄膜的电阻率ρ(θ)依赖于磁化强度M 和电流I 方向的夹角θ ，具有以下关系式θρρρθρ2cos )//()(⊥⊥-+=(1)其中⊥ρρ、//分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。
当沿着坡莫合金膜的长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，坡莫合金膜的电阻值会发生较大的变化，利用这一变化，可以测量磁场的大小和方向。
HMC1021Z 磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管脚平行方向的磁场。
传感器由四条铁镍合金磁电阻构成一个非平衡直流电桥(关于直流电桥，请阅实验 )，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出，如图5-50所示。
由于适当配置的四个磁电阻电流方向不相同，当存在外界磁场时，引起电阻值变化有增有减。
因而输出电压U out 可以用下式表示：/b U U R R =⨯∆(2)式中U b 是电桥的工作电压，∆R/R 是外磁场引起的磁电阻阻值的相对变化。
磁阻传感器与地磁场测量实验报告
磁阻传感器与地磁场测量实验报告一、实验目的1、了解磁阻传感器的工作原理和特性。
2、掌握利用磁阻传感器测量地磁场的方法。
3、学会对实验数据进行处理和分析，得出地磁场的相关参数。
二、实验原理1、磁阻效应磁阻效应是指某些金属或半导体在磁场中电阻值发生变化的现象。
磁阻传感器就是利用磁阻效应来测量磁场的。
2、地磁场地磁场是地球周围存在的磁场，其强度和方向在不同的地理位置有所不同。
地磁场可以分解为水平分量和垂直分量。
3、测量原理通过将磁阻传感器放置在不同的方向，测量磁场在不同方向上的分量，然后利用三角函数关系计算出地磁场的大小和方向。
三、实验仪器1、磁阻传感器实验仪包括磁阻传感器、亥姆霍兹线圈、数字电压表等。
2、电脑及数据采集软件四、实验步骤1、仪器连接与调试将磁阻传感器与实验仪连接好，打开电源，预热一段时间，确保仪器正常工作。
2、测量地磁场水平分量（1）将磁阻传感器水平放置，旋转传感器，使数字电压表的示数最大，此时传感器的方向即为地磁场水平分量的方向。
（2）记录此时的电压值，根据仪器的标定系数，计算出地磁场水平分量的大小。
3、测量地磁场垂直分量（1）将磁阻传感器垂直放置，同样旋转传感器，使数字电压表的示数最大。
（2）记录电压值，计算出地磁场垂直分量的大小。
4、数据记录与处理将测量得到的数据记录下来，利用三角函数计算地磁场的大小和方向。
五、实验数据｜测量项目｜电压值（V）｜标定系数（V/T）｜磁场分量大小（T）｜｜｜｜｜｜｜地磁场水平分量｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜地磁场垂直分量｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜六、数据处理1、地磁场大小根据公式＄B ＝＼sqrt{B_{H}＾｛2} ＋ B_{V}＾｛2}｝＄，其中＄B_{H}＄为地磁场水平分量，＄B_{V}＄为地磁场垂直分量，计算地磁场的大小。
2、地磁场方向利用反正切函数＄＼theta ＝＼arctan\frac{B_{V}｝｛B_{H}｝＄计算地磁场的方向。
各项异性磁阻效应及磁场测量.
物理实验报告2014物理学专业实验题目:_ 各项异性磁阻效应及磁场测量姓名: 柯铭沣学号:____135012014071___________日期:__2015_年__9___月__28___日实验 各向异性磁阻传感器及磁场测量[实验目的]1、掌握各向异性磁阻传感器的原理和特性；2、掌握各向异性磁阻传感器测量磁场的基本原理和测量方法。
[实验仪器]磁场测试仪，主要包括底座、转轴、带角刻度的转盘、磁阻传感器的引线、亥姆霍兹线圈、磁场测试仪控制主机(数字式电压表、5 V 直流电源等)。
[实验原理]1、各向异性磁阻传感器一定条件下，导电材料的电阻值R 随磁感应强度B 变化的规律称为磁阻效应。
当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛伦兹力的作用而发生偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，使得沿电场方向的电流密度减小，电阻增大。
（具体原理详见实验39“半导体材料的磁电阻效应研究”）。
各向异性磁阻传感器(Anisotropic Magneto-Resistive sensors, AMR) 是由沉积在硅片上的坡莫合金( Ni 80Fe 20) 薄膜形成的电阻，如图1所示。
除了具有磁阻效应，由于在沉积时外加磁场，AMR 形成易磁化方向，即当外加磁场偏离合金的内部磁化方向时，材料电阻减小，这就是各向异性磁阻效应。
AMR 的电阻与材料所处环境磁化强度M 和电流I 方向间的夹角有关，电流和磁化方向平行时电阻最大为R max ，而电流与磁化方向垂直时电阻最小为R min ，则电流和磁化方向成θ时, 电阻可表示为：()θ2min max min cos R R R R -+= (1)图1磁阻传感器的构造示意图 图2磁阻传感器内部结构为了消除温度等外界因素的影响，本实验所用的磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出，内部结构如图2所示。
磁阻效应的测量实验原理简述
磁阻效应的测量实验原理简述磁阻效应是指当通过物体的电流改变时，物体的电阻也会发生变化的现象。
磁阻效应的原理是基于磁连锁理论和斯廷格尔效应。
磁连锁理论认为，当磁场通过物体时，磁场力会改变物体内电子的原初运动状态，并限制其在物体中的自由运动，从而导致电阻的增加。
斯廷格尔效应是指材料内电子的自旋在磁场中的定向程度发生变化，从而导致电阻的变化。
测量磁阻效应可以通过以下实验方法进行：1.电阻测量法：首先建立一个测量电流的电路，将待测物体连接到电路中，通过改变电路中的电流，测量物体的电阻变化。
常用的电阻测量仪器有万用表、电桥等。
在测量过程中，需要注意消除电路中的磁场对测量结果的影响。
2.磁场测量法：通过改变物体周围的磁场强度，观察物体电阻的变化。
可以通过在物体周围安装磁体来改变磁场强度，同时使用磁感应强度计等仪器来测量磁场强度的变化。
在测量过程中，需要注意确保磁感应强度计的探头与物体表面保持垂直，并校正磁感应强度计的零点。
3.电流-磁场测量法：通过施加外部磁场，改变物体内部的自旋定向程度，进而观察电阻的变化。
在实验中，可以使用电流源和磁场源，通过改变电流和磁场的大小和方向，测量物体的电阻变化。
测量过程中，需要注意在改变电流和磁场时，保持稳定的测量条件，并及时记录测量数据。
在进行磁阻效应测量实验时，还需要注意以下几个因素：1.电流和磁场的选择：电流和磁场的选择应根据实验需求来确定。
电流的选择要考虑到物体的电阻范围和所需测量的电阻变化，并注意避免电流过大引起的热效应。
磁场的选择要考虑到物体的磁阻变化范围和所需测量的磁阻变化，并注意避免磁场过大引起的饱和效应。
2.试样的准备：试样的准备要求材料均匀，尺寸合适，并且表面光滑，以减小材料的内部自旋散射和表面等效电阻的影响。
必要时可以采用化学方法对试样进行表面处理。
3.温度控制：磁阻效应与温度有关，温度上升会引起电阻的变化。
所以在实验进行中，需要采取措施控制试样的温度，并记录温度变化的数据。
地磁场的测量实验报告
地磁场的测量实验报告一、实验目的地磁场是地球的重要物理场之一，它对地球的生态、通信、导航等方面都有着重要的影响。
本次实验的目的是测量地磁场的水平分量和垂直分量，并了解地磁场的基本特性。
二、实验原理1、利用磁阻传感器测量地磁场的磁感应强度磁阻传感器是一种基于磁阻效应的传感器，当磁场作用于磁阻传感器时，其电阻值会发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以计算出磁场的磁感应强度。
2、测量地磁场的水平分量和垂直分量将磁阻传感器水平放置，测量得到的磁感应强度即为地磁场的水平分量；将磁阻传感器垂直放置，测量得到的磁感应强度即为地磁场的垂直分量。
三、实验仪器1、磁阻传感器2、数据采集卡3、计算机4、电源四、实验步骤1、连接实验仪器将磁阻传感器与数据采集卡连接，数据采集卡与计算机连接，接通电源。
2、校准磁阻传感器在无磁场的环境中，对磁阻传感器进行校准，消除零漂和误差。
3、测量地磁场的水平分量将磁阻传感器水平放置，在计算机上记录测量数据。
4、测量地磁场的垂直分量将磁阻传感器垂直放置，在计算机上记录测量数据。
5、重复测量多次为了提高测量的准确性，对水平分量和垂直分量分别进行多次测量，并取平均值。
五、实验数据以下是多次测量得到的地磁场水平分量和垂直分量的数据：｜测量次数|水平分量（μT）｜垂直分量（μT）｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|｜4|＿____|＿____|｜5|＿____|＿____|平均值：水平分量：＿____μT垂直分量：＿____μT六、数据处理与分析1、计算地磁场的总磁感应强度根据勾股定理，地磁场的总磁感应强度 B 可以通过水平分量 Bx 和垂直分量 By 计算得到：B ＝√（Bx²＋ By²)2、计算地磁场的磁倾角磁倾角θ 可以通过垂直分量 By 和总磁感应强度 B 计算得到：θ ＝ arctan(By ／ Bx)3、分析测量结果的误差误差可能来源于仪器误差、环境干扰、测量次数等因素。
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根据误差范围确定改装表的准确度等级
改装电压表的校准
1、满量程校准（调R2） 2、对改装表上每一格刻度进行校准（记录仪器实物
标准电压表 标准电流表
实验板和表头
可调稳压电源 滑线变阻器 数字万用表
预习与思考
1、校正电流表时，如发现改装表的读数相对于标准表的读数均偏高， 分流电阻应调大还是调小？为什么？ 2、校正电压表时，如发现改装表的读数相对于标准表的读数均偏低， 分压电阻应调大还是调小？为什么？ 3、请自行设计数据记录表格。
改装表校准
改装电流表的校准
1、把改装表与标准表串联，让流过它们的 电流一样大，如下图所示 2、调节RW或电电源电压，使标准表读数达 到设计的电流量程I1，此时改装表指针理 论上应指向满量程，但由于分流电阻R1与 计算值存在一定的偏差，会造成指针不到 或超出量程。 3、调节R1，RW或电源电压，使标准表读数 与改装表的满量程相一致，此时，电流表 的改装才真正完成，此后，R1不能再改变。
电表设计与制作
五邑大学物理实验中心
最基本的电量测量和仪器
电学最基本的定律之一 欧姆定律：R=U/I 最基本的电量：U，I 测量仪器：电压表、电流表、三用表（万用表） 类型：磁电式（指针式）、数字式（各有优点，要根据用途选用）
指针式
数字式
实验目的
1、了解磁电式电表基本结构和内阻测量方法 2、掌握改装电表的原理和校准方法
R2
U1 rg Ig
U1
电压量程
表头内阻测量
改装表的设计需要知道表头的内阻Rg 表头内阻的测量方法：
用高精度的数字万用表直接测（注意使用电阻档量程从高到低） 半电流法（半偏法）
Step1.断开S，记录电流读数I Step2.闭合S，调节R2，使用 电流读数为I/2，此时R2的值即 为表头内阻Rg
表头结构与工作原理
“表头”通常指的是磁电式结构的微安表头，其动圈是由铜导线 （常用紫铜线）绕制而成的，测量时，电流流过线圈产生磁场， 与永磁定子之间产生相互作用力使指针偏转，通过合理设计定标， 可以使指针转过的角度与电流的大小成一定的对应关系，从而达 到指示电流大小的目的。
改装电流表
微安表头的电流量程很小(如Ig=100uA)，要改装成一个量程更大 的电流表，须加分流电阻R1，如下图所示。 R1的计算公式如下：
R1 I g rg I1 I g
I g 表头量程
I 1 改装后量程
rg R0 1.8KΩ _表头等效内阻 rg
改装电压表
电流表的指针摆幅随被测的电压变化而变化，因此可以作为电压 表用于指示电压的大小，但微安表头的内阻很小，可以承受的电 压很小，要扩大电压量程，必须加分压电阻R2，如下图所示。 R2的计算公式如下：
4、以改装表的读数为自变量I x ，等间隔地改变电流的大小，读取 相应的标准表上的读数I S ，设计表格记录数据。 5、计算各刻度的修正值 I x I S I x ，作出 I x I x 曲线即为 该电流表的校准曲线，如下图所示
6、准确度等级计算
rm
I m 100% I1