磁电阻测量实验报告南京大学
磁电阻测量实验报告南京大学Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】南京大学物理系实验报告 题目 实验 各向异性磁电阻测量 姓名 朱瑛莺 2014年5月16日 学号摘要通过对磁性合金的各向异性磁电阻的测量，初步了解磁电阻的一些特性，同时掌握室温磁电阻的测量方法。
关键词：磁电阻，外磁场，磁滞，热效应 一、 引言材料的电阻率随着外加磁场的不同而改变的现象就是磁电阻效应。
我们把磁场引起的电阻率变化写成其中(H)ρ和(0)ρ分别表示在磁场H 中和没有磁场时的电阻率。
磁电阻的大小常表示为：其中ρ可以是(H)ρ或(0)ρ，电阻率的变化与磁场方向与导体中电流方向的夹角有关，即具有各向异性，称之为各向异性磁电阻（AMR ）。
此后人们陆续发现了，MR 很大的巨磁电阻（GMR ）效应和庞磁电阻（CMR ）效应，以及隧道结磁电阻（TMR ） 二、 实验目的(1) 初步了解磁性合金的AMR ，多层膜的GMR ，掺碱土金属稀土锰氧化物的CMR ； (2) 初步掌握室温磁电阻的测量方法。
三、 实验原理材料的磁电阻和其在磁场中的磁化方向有关，即磁阻值是其磁化方向与电流方向之间夹角的函数。
外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量AMR 。
即有：若退磁状态下磁畴是各向同性分布的，畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小，将之忽略，通常取：对于大多数材料 >(0)ρρ，故：如果0av ρρ≠，则说明该样品在退磁状态下有磁畴结构，即磁畴分布非完全各项同性。
图-1是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的Ni 81Fe 19的磁电阻曲线,各向异性明显。
图中的双峰是材料的磁滞引起的。
图-2是一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。
实验仪器亥姆霍兹线圈、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字万用表等。
实验注意事项1、亥姆霍兹线圈中通的电流比较大，因而不能长时间让线圈工作在强电流下，以免烧毁线圈。
所以读数时间需要控制，取样点不宜过多；2、实验结束时要将各个电源归零，关闭数字万用表。
3、在记录过程中，在样品电压变化缓慢的区域，线圈电流可以变化的快一些，在样品电压变化快的区域，线圈电流要缓慢变化。
每组取样点控制在60个左右。
4、有时数据有明显跳动，这样的点不能选取，需要寻找下一个读数稳定的点；四、实验内容方法（1）将样品切成窄条，这在测AMR时是必需的。
对磁性合金薄膜，饱和磁化时，样品电阻率有如下关系:其中θ是磁场方向与电流方向的夹角。
为保证电流有一确定方向，常用的方法是：1、将样品刻成细线，使薄膜样品的宽度远远小于长度。
2、用平行电极，当电极间距远小于电极长度时，忽略电极端效应，认为两电极间的电流线是平行的。
（2）用非共线四探针法测电阻值如图-3所示。
这种方法当数字微伏表内阻很大时，可以忽略探针接触电阻的影响，已在半导体、铁氧体、超导体等的电测量中广泛使用。
测量1.测量Fe Ni-薄膜的AMRa.将大功率恒流源与亥姆霍兹线圈连接。
图-3b.将样品装上四探针夹具，并作如图-3所示连接。
c.将装好样品的夹具固定在亥姆霍兹线圈中心，并确保电流方向与磁场方向平行。
d.将毫特斯拉计探头固定在样品附近。
e.确保所有仪器调整旋钮均在输出为零位置，启动所有测量仪器，预热5-15分钟，并作校准。
f.调整精密恒流源输出，使测量电流（流过样品的电流）为1-100mA范围内的某个确定电流，具体大小视样品情况与测量仪表精度决定。
g.调节大功率恒流源输出电流，从零开始，逐点增大，以改变磁场大小，逐点记录大功率恒流源输出电流值、毫特斯拉计显示的磁场大小、数字微伏表显示的电压值。
注意开始时磁场变化的步距要小。
h.当磁场继续增大，微伏表显示电压值基本不变时，将大功率恒流源输出电流逐点减小，仍作上述记录。
i.当大功率恒流源输出电流降到零时，将输出极性反向。
j.再重复ｇ、ｈ两步测量、记录。
k.将样品夹具转90度固定好，确保电流方向与磁场方向垂直，再重复e-j步测量、记录。
五、实验结果与分析电流与磁场方向平行：记录的数据用origin作图如图-4：图-4 平行磁场时电压与磁场变化关系图由实验原理可知水平方向电流正比于磁场，而竖直方向电压正比于电阻率，所以上图可以看作是磁场与电流方向垂直时待测样品的AMR曲线。
当薄膜的面积大于探针间的距离时，金属薄膜的电阻率可以用下式给出：其中d是薄膜的厚度，I是流经薄膜的电流，V式薄膜两探针之间的距离。
在本实验中，I是恒定值I=6mA。
而电压是实验中测得的值，因而电压与电阻率成正比，实验测得电压随磁场的变化与电阻率随磁场变化情况一样。
图中的两个谷值为和，取平均为，又电流为6mA,有：06.642R ==1.1076Ω。
图中的三个饱和值为,,,取平均为,有：6.825R ==1.13756Ω。
电流与磁场方向垂直：记录的数据用origin作图如图-5所示：图-5 垂直磁场时电压与磁场变化关系图同样，图中两个峰值为和,取其平均为。
三个饱和值为,,,其平均值为。
所以有：结合平行时的数据，有：数据分析：1、在理想情况下，双峰或双谷应关于原点对称，但在该实验中，双峰和双谷关于原点有明显的偏移，这可能由样品的磁滞回线不对称引起，也可能由仪器的系统误差引起。
2、其次我们发现第一次的峰值（谷值）总是比第二次的峰值（谷值）小，这是因为随着测量时间的推移，测得的磁电阻曲线有明显向高电阻方向移动的趋势。
这是由于样品通电后会产生焦耳热，随着时间的推移，样品温度逐渐升高，电阻率变大。
由于第一次测量取点较多，时间较长，可以看出，其两次峰值的差也较多，与理论符合。
3、两次实验开始和最终的饱和电压值都不一样，这也有可能是因为磁滞的缘故还有可能是因为材料在此电压下还没有能达到饱和状态。
更大的影响也是因为存在焦耳热对电阻率的正作用，导致一定时间后电阻率增加。
由于开始测量时热效应较微弱，电压值也较小，等一个周期的时间过去，热效应变大，回到起始点时电压值也变大。
4、从数据结果来说，在电流平行和垂直于磁场时，ρ的值相差很小，说明数据峰谷的读数较为准确。
我们在计算中用两次平均值的方式比较合理。
5、将实验结果带入1=( +2)3avρρρ⊥中有：1 =(1.1375+2 1.0915)=1.10683av ρ⨯，我们推导AMR 公式的时候做了0 =av ρρ的近似，这样看来，近似带来了一定的误差。
误差产生的原因是样品在退磁状态下有磁畴织构，即磁畴分布并非完全各向同性。
六、 误差分析1、 实验中实验仪器存在系统误差。
实验仪器的精度会产生一定误差，还有读书时有可能数据并不稳定，也产生了一定的误差。
2、在计算中做了近似，比如0 =av ρρ，在本次实验中这样的近似，对AMR 产生的误差约为AMR 计算值的1.1068-1.10735=-0.0005=0.5%1.1068。
可见近似产生的误差很小，在一般情况下可以忽略。
3、 前面分析过，随着测量时间的推移，测得的磁电阻曲线有明显向高电阻方向移动的趋势。
电阻率增幅可高达到1%左右，而实验最终的AMR 也不过才%，可见测量时间越长，由热效应引起的误差越大越不可忽略。
在读取平行方向和垂直方向的饱和电压值时，我们对起始点和结束点的电压值取了平均，其实这并不合理。
热效应对电阻率的影响到时第一次读数比第二次读数更加准确，取平均导致饱和电压值偏高。
但是由于计算AMR 时有0-AMR ρρρ⊥=，分母上两次饱和电压值相减，消除了误差。
4、 由于有测量步长的限制，所取的点不能完全反应材料的特性，特别是在峰值或估值附近，数据变化太明显，虽然减少了步长，但是并不能准确读出峰值或谷值，仍然存在一定的误差。
七、 思考题 1、测量AMR 后计算出的 av ρ，0ρ是否相同，如不同说明什么问题不同，说明样品在退磁状态下有磁畴织构，即磁畴分布并非完全各向同性。
2、 按前述步骤手动测出的磁电阻曲线与自动测出的磁电阻曲线有何异同，为什么手动测出的磁电阻曲线相对于自动测出的磁电阻曲线有明显的基线漂移，即随着测量时间的增加，测得的曲线明显向高电阻方向移动。
原因在于手动测量时间长，电流通过样品产生的热效应不可忽略，样品温度有显着升高，使其电阻率明显变大。
3、 手动测量与自动测量时，如何更好地选取流过样品的测量电流大小手动测量时，测量电流不应太大，否则热效应带来的影响过于突出；自动测量时，由于测量时间短，测量电流可以稍大，以达到较好的实验精度。
4、测量中如何减小热效应对测量的影响1. 测量应尽量迅速，控制取点数目；2. 测量时样品应处于良好通风环境中；3. 必要时可以采用有关的恒温设备。
5、样品夹具采用材料有何要求材料应该不具有铁磁性，在外加磁场的作用下，其磁性变化应越小越好。
八、实验小结本次实验锻炼了我们的动手能力，将一定磁场条件下材料电阻率的改变用电压，电流等容易测量的量来表征。
通过在密集数据点处改变步长，近似求解等方法，近似测量了磁电阻，并对数据特征和可能的对应原理进行一一分析。
九、参考文献1、黄润生等，近代物理实验(第二版)，南京大学出版社。
附录：原始数据。
磁阻传感器实验报告
磁阻传感器实验报告磁阻传感器实验报告引言磁阻传感器是一种常见的传感器，它能够通过测量磁场的变化来检测物体的位置、速度和方向等信息。
在本次实验中，我们将对磁阻传感器进行测试，并探讨其工作原理、应用领域以及优缺点等方面的内容。
实验目的本次实验的主要目的是通过实际操作，了解磁阻传感器的基本原理和特性，并掌握其在实际应用中的使用方法。
实验材料和仪器本次实验所需的材料和仪器包括：磁阻传感器、磁铁、电源、示波器、导线等。
实验步骤1. 将磁阻传感器连接到电源，并将示波器的探头连接到传感器的输出端口。
2. 将磁铁靠近传感器，并观察示波器上的波形变化。
3. 调整磁铁与传感器之间的距离，观察示波器上波形的变化情况。
4. 将磁铁移动到传感器的不同位置，观察示波器上波形的变化。
实验结果与分析通过实验观察，我们可以发现当磁铁靠近传感器时，示波器上的波形会发生明显的变化。
这是因为磁铁的磁场会影响传感器内部的磁阻元件，导致输出信号的变化。
当磁铁与传感器的距离增加时，波形的振幅会逐渐减小，直至消失。
这是因为磁铁的磁场强度随距离的增加而减弱，无法对传感器产生足够的影响。
根据实验结果，我们可以得出结论：磁阻传感器的输出信号与磁场的强度和方向有关，距离磁场源越近，输出信号的幅度越大。
这一特性使得磁阻传感器在许多应用领域中得到了广泛的应用。
应用领域磁阻传感器由于其灵敏度高、精度高、成本低等优点，被广泛应用于许多领域，如汽车、航空航天、机器人、医疗设备等。
在汽车领域，磁阻传感器可以用于测量转向角、车速、加速度等参数，以实现车辆的自动控制和安全性能的提升。
在航空航天领域，磁阻传感器可以用于导航、姿态控制等方面，为飞行器的精确控制提供支持。
在机器人领域，磁阻传感器可以用于测量机器人的位置和姿态，实现精确的运动控制。
在医疗设备领域，磁阻传感器可以用于监测患者的心率、血压等生理参数，为医疗诊断和治疗提供数据支持。
优缺点分析磁阻传感器作为一种常见的传感器，具有以下优点：首先，磁阻传感器的灵敏度高，能够对微小的磁场变化做出反应；其次，磁阻传感器的响应速度快，可以实时监测磁场的变化；此外，磁阻传感器的成本相对较低，易于大规模生产和应用。
磁阻效应(大学近代物理实验)
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。
巨磁电阻效应及其应用实验报告
巨磁电阻效应及其应用实验报告引言巨磁电阻（GMR）效应是一种在特定材料中的电阻随着磁场强度的改变而发生改变的现象，这个现象在1988年被发现并且被认为是一种非常重要的物理现象。
GMR效应的发现因其在信息存储和传输方面的应用而获得广泛的关注。
本实验旨在通过对GMR效应的测量来研究其基本性质以及应用。
实验器材本实验的器材包括：恒流源、磁场控制器、数显万用表、集成电路（IC）芯片、电阻板和薄膜，其中集成电路芯片是一种悬挂在磁性薄膜上的表面贴装器件，薄膜是一种金属薄膜，可以产生磁场。
实验步骤1.将IC芯片放置在电阻板的中心位置。
2.将磁性薄膜放置在IC芯片顶部，注意不要碰到芯片。
3.将恒流源的电流调节到正确的数值，根据实验需求选择恒流源的最大或最小电流值。
4.打开磁场控制器，使用磁场控制器来控制磁场的强度，根据需要进行改变。
5.使用数显万用表来测量芯片中的电压。
6.根据实验的需要调整电阻板和薄膜之间的距离。
实验结果实验结果表明，在施加不同大小的磁场时，IC芯片的电阻会发生变化，这种变化非常灵敏，能够实现高精度的控制。
此外，IC芯片的电阻随着磁场的强度增加而减小，这表明芯片的电阻具有“负巨磁电阻”效应。
讨论与结论巨磁电阻效应是一种非常重要的物理现象，它在信息存储和传输方面具有非常广泛的应用。
本实验展示了GMR效应的基本特性，并探讨了其在实际应用中的潜在价值。
我们可以通过调整材料的性质来提高其敏感度和精度，从而扩展其现有应用。
总之，GMR效应在信息技术领域是一个革命性的技术，它为我们提供了一种新的方式来控制和处理信息。
通过进一步研究和优化，我们可以更好地利用这个效应，实现更高效的数据传输和处理。
各向异性磁电阻的测量
各向异性磁电阻的测量摘要：本文记述了各向异性磁电阻测量实验的基本原理、操作内容。
计算了材料的AMR 值，简单探讨了温度对于磁电阻的影响，并对实验改进提出一些看法。
关键词：磁电阻 A M R 热效应一，磁电阻测量基本介绍1.1实验原理材料的磁电阻和其在磁场中的磁化方向有关，即磁阻值是其磁化方向与电流方向之间夹角的函数。
外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量AMR 。
即有：若退磁状态下磁畴是各向同性分布的，畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小，将之忽略，通常取：)2(3/10//⊥+=≈ρρρρav ）（然而对于大多数材料，故：avav av avav av avav ρρρρρρρρρρρρρρ//////2100∆=∆<-=∆>-=∆⊥⊥⊥AMR 定义为：00//0//ρρρρρρρ⊥⊥∆-∆=-=AMR如果，则说明该样品在退磁状态下有磁畴结构，即磁畴分布非完全各项同性。
图（1）是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的Ni 81Fe 19的磁电阻曲线，很明显 ρ∥>ρ（０），ρ⊥<ρ（０），各向异性明显。
图中的双峰是材料的磁滞引起的。
图2是一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。
1.2实验仪器亥姆霍兹线圈、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字万用表二，实验数据记录与处理：2.1，分别算出垂直与平行条件下各电流对应的磁电阻，并分别作出图像 如图1、2所示：图1图22.2，图像分析与AMR 计算a ，如图中显示，利用得到的数据，考虑到科学计数的有效位数，对应较小电流值都为2位有效数字，所以分别得到垂直与平行下的均值：0ρ⊥= 0.89Ω，0ρ = 0.90Ωb ，如图看到，磁电阻曲线并非闭合，在6.00mA - -6.00mA -6.00mA 电流变化后，垂直和平行状态下磁电阻在6.00mA 是电阻分别是：0.873，0.8770.925，0.930 （单位：Ω，保留三位有效数字） 这里我们明显的看到温度对于磁电阻的影响； 也可以也测：磁电阻随温度的升高而升高。
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。
巨磁电阻效应及其应用 实验报告
巨磁电阻效应及其应用【实验目的】1、 了解GMR 效应的原理2、 测量GMR 模拟传感器的磁电转换特性曲线3、 测量GMR 的磁阻特性曲线4、 用GMR 传感器测量电流5、 用GMR 梯度传感器测量齿轮的角位移，了解GMR 转速（速度）传感器的原理【实验原理】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产生碰撞（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散射运动的叠加。
称电子在两次散射之间走过的平均路程为平均自由程，电子散射几率小，则平均自由程长，电阻率低。
电阻定律 R=ρl/S 中，把电阻率ρ视为常数，与材料的几何尺度无关，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34nm ），可以忽略边界效应。
当材料的几何尺度小到纳米量级，只有几个原子的厚度时（例如，铜原子的直径约为0.3nm ），电子在边界上的散射几率大大增加，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，自旋磁矩有平行或反平行于外磁场两种可能取向。
早在1936年，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，所受散射几率远小于自旋磁矩与材料的磁场方向反平行的电子。
总电流是两类自旋电流之和;总电阻是两类自旋电流的并联电阻，这就是所谓的两电流模型。
在图2所示的多层膜结构中，无外磁场时，上下两层磁性材料是反平行（反铁磁）耦合的。
施加足够强的外磁场后，两层铁磁膜的方向都与外磁场方向一致，外磁场使两层铁磁膜从反平行耦合变成了平行耦合。
电流的方向在多数应用中是平行于膜面的。
无外磁场时顶层磁场方向顶层铁磁膜中间导电层 底层铁磁膜无外磁场时底层磁场方向图2 多层膜GMR 结构图图3是图2结构的某种GMR 材料的磁阻特性。
由图可见，随着外磁场增大，电阻逐渐减小，其间有一段线性区域。
巨磁电阻效应和应用实验的报告.docx
三、开关〔数字）传感器的磁电转换特性曲线测量表开关传感器的磁电转换特性测量高电平=IV低电平=0 V
GMR模拟传感器在一定的范围内输出电压与磁场强度成线性关系，目.灵敏度高，线性范围大，可以方便的将GMR制成磁场计，测量磁场强度或其它与磁场相关的物理量。
作为应用例如，我们用它来测量电流。
由理论分析可知，通有电流I的无限长直导线，与导线距离为「的…点的磁感应强度为：B = u
01/2 nr =2 lX10-7/r⑶
磁场强度与电流成正比，在r的条件下，测得B,就可知I。
在实际应用中，为了使GMR模拟传感器工作在线性区，提高测量精度，还常常预先给传感器施加一固定磁场，称为磁偏置，其原理类似于电子电路中的直流偏置。
b位置时，&、&感受到的磁场强度大于R,、R.,输出正电压。
c位置时，输出回归零。
d位置时，R、R,感受到的磁场强度小于R：,、R,输出负电压。
于是，在齿轮转动过程中，每转过一个齿牙便产生一个完整的波形输出。
这一原理己普遍应用于转速(速度)与位移监控，在汽车及其它工业领域得到广泛应用。
实验装置：巨磁阻实验仪、角位移测量组件。
将实验仪4V电压源接角位移测量组件“巨磁电阻供电"，角位移测量组件“信号输出" 接实验仪电压表。
逆时针慢慢转动齿轮，当输出电压为零时记录起始角度，以后每转3度记录一次角度与电压表的读数。
转动48度齿轮转过2齿，输出电压变化2个周期。
【考前须知】1、由于巨磁阻传感器具有磁滞现象，因此，在实验中，恒流源只能单向调节，不可回调, 否那么测量数据将不准确。
2、测试卡组件不能长期处于“写"状态。