磁阻效应
磁阻效应的名词解释
磁阻效应的名词解释磁阻效应，也称为磁阻纳米结构效应，是指在磁性材料中，当电流通过材料时，磁阻会发生改变的现象。
这种现象是由材料内部磁矩的旋转或磁矩方向的改变引起的。
磁阻效应最早由物理学家吴健雄在1988年发现，并因此获得了诺贝尔物理学奖。
吴健雄的实验以及随后的研究表明，当电流通过非磁性微细导线时，材料的电阻会因为磁场的存在而产生变化。
这种变化可以通过改变材料的磁场或者改变材料内磁矩的方向来实现。
磁阻效应的发现对磁存储技术和磁传感器领域产生了重大影响。
在磁存储领域，磁阻效应被广泛应用于硬盘驱动器的读取头，用于检测和读取硬盘上的磁道信息。
而在磁传感器领域，磁阻效应被用于测量和检测磁场。
为了更好地理解磁阻效应的原理，我们可以从材料的电子结构和自旋的角度来解释。
在普通的金属中，电子会根据泡利不相容原理填充不同的能级。
每个能级都有两个自旋态，上自旋态和下自旋态。
在没有磁场的情况下，这两个自旋态是等价的，电阻率是常数。
然而，当有磁场存在时，自旋角动量与磁场相互作用，导致自旋向磁场方向倾斜。
这将导致两个自旋态的能量差异，进而改变了电子的能带结构和电子在能带中的分布。
由于电子在材料中的散射过程和自由路径的变化，材料的电阻率也会受到影响。
这就是磁阻效应的基本原理。
在磁阻效应的应用中，最重要的是磁阻比的定义和计算。
磁阻比是指磁场引起的电阻变化与没有磁场时的电阻的比值。
磁阻比通常以百分数表示，可以通过下面的公式计算：磁阻比 = (Rm - R0) / R0 x 100%其中，Rm是在磁场作用下的电阻，R0是没有磁场时的电阻。
根据磁阻比的不同取值，磁阻效应可分为正磁阻效应和负磁阻效应。
正磁阻效应指的是磁场增强了材料的电阻，而负磁阻效应指的是磁场降低了材料的电阻。
在实际应用中，最常见的磁阻效应是巨磁阻效应(GMR)和隧道磁阻效应(TMR)。
巨磁阻效应是由金属和非磁性材料交替堆叠而成的薄膜结构产生的，可以用于制造高灵敏度的磁传感器和读取头。
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：
常磁阻效应与物理磁阻效应和几何磁阻效
应的区别
常磁阻效应、物理磁阻效应和几何磁阻效应都是指材料在磁场中电阻发生变化的现象，但它们的产生机理和表现形式略有不同。
常磁阻效应是指在外磁场作用下，导体电阻发生变化的现象。
当外磁场作用于导体时，会使导体中的电子受到洛伦兹力的作用而发生偏转，导致电子在导体中的运动受到阻碍，从而使导体的电阻发生变化。
常磁阻效应通常表现为导体电阻随磁场强度的增大而增大。
物理磁阻效应是指在外磁场作用下，材料的磁化强度发生变化，从而导致材料电阻发生变化的现象。
当外磁场作用于材料时，会使材料中的磁矩发生偏转，从而改变材料的磁化强度，进而影响材料的电阻。
物理磁阻效应通常表现为材料电阻随磁场强度的增大而增大。
几何磁阻效应是指在外磁场作用下，材料的几何形状发生变化，从而导致材料电阻发生变化的现象。
当外磁场作用于材料时，会使材料中的磁性矩发生偏转，从而导致材料的几何形状发生变化，进而影响材料的电阻。
几何磁阻效应通常表现为材料电阻随磁场方向的变化而发生变化。
综上所述，常磁阻效应、物理磁阻效应和几何磁阻效应
都是材料在磁场中电阻发生变化的现象，但它们的产生机理和表现形式略有不同。
磁阻
几何磁阻效应
4.2 磁敏电阻
4.2.2 半导体磁敏电阻
半导体磁敏电阻元件内电流分布 (a)纵长形器件;(b)横长形器件;(c)科比诺圆盘;(d)栅格式器件
4.2 磁敏电阻
半导体磁敏电阻效应与器件几何形状(l／w)之间关系为 /0≈K(B)21f(l／w )
式中，l，W，一分别为器件的长和宽；f (l／w)一形状效应系数。
图BS外形及纸币 真伪识别输出波形
5.2.4.2 应用买例
1.非接触式磁阻角度传感器 它是由两个半环形的磁阻元件组成，半圆形磁铁与磁阻元件之间的间隙
为0.2mm左右，当磁铁转动时，磁铁则以差动方式将磁场加于两个磁 阻元件上，可获得±50(机械角度)的线性范围。其输出电压与转角间 特性如图所示。
角度传感器的外形及工作原理图图 角度传感器输出特性
MR214A/223A外形及等效电路
2．DMI106B(索尼)
DMI106B是在硅基板上附着强磁性体
DM106B的外形及等效电路
3．FPC/FPA系列
FPC/FPA(田村)系列内部有放大器、整形电路(FPA并有发光二极管作 工作状态指示)，其特点是信噪比高，具有良好的频率特性，可用于位 置、旋转速度的检出，也可作接近开关。其输出电压与间隙特性如图所
平均偏移角：电阻的增值可以用载流子在磁场作用下的平均偏 移角—霍尔角来衡量平均偏移角与磁场B及载流子迁移
率之间有如下关系
tan=B
4.2 磁敏电阻
磁阻效应(物理)方程为
B=0(1+0.2732B2)
B一存在磁感应强度为B时的电阻率； 0一无磁场时的电阻率； 一电子迁移率； B一磁感应强度。 电阻率的变化为= B0 . /0=0.2732B2=K2B2
基础物理实验 磁阻效应实验
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。
（一）实验目的
500.0
保养与维护
1、需将传感器固定在磁铁间隙中，不可弯折。 2、不要在实验仪附近放置具有磁性的物品。 3、不得外接传感器电源。 4、开机后需预热10分钟，再进行实验。 5、外接电阻应大于200欧姆。
小结：
1. 实验目的 2. 实验仪器 3. 实验原理 4. 实验内容 5. 实验数据表格及数据处理
通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻的大小，即用 (0)
表示。其中 (0)为零磁场时的电阻率， ( B)为在磁场强度为B时 的电阻率，则 (B) (0)。由于磁阻传感器电阻的相对变 化率 R R(0) 正比于 (0)，这里 R R(B) R(0) 。 R(0),R(B) 分别为磁场强度为0和B下磁阻传感器的电阻阻值。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。
1、了解磁阻效应的基本原理及测量磁阻 效应的方法。 2、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强 度的关系。 3、对此关系曲线的非线性区域和线性区 域分别进行拟合。
（二）实验仪器 FD-MR-II型磁阻效应组合实验仪
6
7
FD-MR-II 磁阻效应实验仪
8 9 10
5
mA
mV
mT
电磁铁直流电流源
数字电压表
InSb调节 毫特计调零
电磁铁直流电流源
磁阻效应的分类和应用
磁阻效应的分类和应用巨磁电阻效应存在于铁磁性(如：Fe,Co,Ni)/非铁磁性(如：Cr,Cu,Ag,Au)的多层膜系统，由于非磁性层的磁交换作用会改变磁性层的传导电子行为，使得电子产生程度不同的磁散射而造成较大的电阻，其电阻变化较常磁阻大上许多，故被称为“巨磁阻”。
1988年由法国物理学家阿尔贝·费尔与德国物理学家彼得·格林贝格分别发现的巨磁阻效应，也被视为是自旋电子学的滥觞。
巨磁阻效应（Giant Magnetoresistance）是一种量子力学和凝聚态物理学现象，磁阻效应的一种，可以在磁性材料和非磁性材料相间的薄膜层（几个纳米厚）结构中观察到。
这种结构物质的电阻值与铁磁性材料薄膜层的磁化方向有关，两层磁性材料磁化方向相反情况下的电阻值，明显大于磁化方向相同时的电阻值，电阻在很弱的外加磁场下具有很大的变化量。
巨磁阻效应被成功地运用在硬盘生产上，具有重要的商业应用价值早在1988年，费尔和格林贝格尔就各自独立发现了这一特殊现象：非常弱小的磁性变化就能导致磁性材料发生非常显著的电阻变化。
那时，法国的费尔在铁、铬相间的多层膜电阻中发现，微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化，其变化的幅度比通常高十几倍，他把这种效应命名为巨磁阻效应（Giant Magneto-Resistive，GMR）。
有趣的是，就在此前3个月，德国优利希研究中心格林贝格尔教授领导的研究小组在具有层间反平行磁化的铁/铬/铁三层膜结构中也发现了完全同样的现象。
巨磁阻效应自从被发现以来就被用于开发研制用于硬磁盘的体积小而灵敏的数据读出头（Read Head）。
这使得存储单字节数据所需的磁性材料尺寸大为减少，从而使得磁盘的存储能力得到大幅度的提高。
第一个商业化生产的数据读取探头是由IBM公司于1997年投放市场的，到目前为止，巨磁阻技术已经成为全世界几乎所有电脑、数码相机、MP3播放器的标准技术。
在Grünberg最初的工作中他和他领导的小组只是研究了由铁、铬（Chromium）、铁三层材料组成的样品，实验结果显示电阻下降了1.5%。
磁阻效应实验小结
磁阻效应实验小结
磁阻效应是指电流通过垂直于磁场方向的导体时，产生一种垂直于电流方向和磁场方向的电动势的现象。
该实验是通过测量导线两端的电动势与电流之间的关系，来研究磁阻效应的实际运用和原理。
实验过程中，首先将导线连接到电源上，然后将磁铁放置在导线的底部，通过改变电源电压来改变电流的大小。
同时使用一个万用表来测量导线两端的电动势，并且记录下来。
在实验过程中，我们发现了以下几个现象。
首先，当电流大小变化时，导线两端的电动势也会随之变化。
电动势随电流值的增大而增大，随电流值的减小而减小，这与磁阻效应的原理相吻合。
其次，当磁铁与导线的距离变化时，导线两端的电动势也会随之变化。
当磁铁离导线越近时，导线两端的电动势越大，当磁铁离导线越远时，导线两端的电动势越小。
最后，我们还发现了当改变磁铁的方向时，导线两端的电动势也会改变。
当磁铁正对导线时，导线两端的电动势最大，当磁铁与导线垂直时，导线两端的电动势最小。
通过以上实验现象的观察和记录，我们可以得出以下结论。
首先，磁阻效应导致导线两端产生一个垂直于电流和磁场方向的电动势。
其次，电动势的大小与电流的大小成正比，与磁铁和导线的距离的平方反比，与磁铁与导线的夹角有关。
综上所述，磁阻效应实验是研究磁阻效应的一个重要实验。
通过该实验，我们可以深入了解磁阻效应的原理和应用，并且可以通过测量导线两端的电动势与电流之间的关系来研究磁阻效应的特性和规律。
这对于理解电磁现象和应用电磁技术具有重要意义。
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。
磁阻效应名词解释
磁阻效应名词解释
磁阻效应是指当一个导体被磁场穿过时,导体中的电流会发生改变的现象。
磁阻效应是磁场线与电流线之间的相互作用,使得磁通量发生变化,从而影响了电流。
磁阻效应的影响因素包括导体的材料、长度、形状和磁场强度。
当磁场强度越大,磁阻效应就越显著。
在金属中,磁阻效应是由金属中的自由电子对磁场的散射造成的。
在软磁材料中,磁阻效应是由材料内部的磁畴结构造成的。
在超导体中,磁阻效应是零。
磁阻效应在电磁学中有着广泛的应用,例如在变压器、发电机、电动机和磁共振成像设备等中。
在变压器中,磁阻效应使得变压器的电流发生变化,从而影响变压器的性能和效率。
在发电机中,磁阻效应使得发电机的磁场发生变化,从而影响发电机的输出功率和旋转速度。
在电动机中,磁阻效应使得电动机的电流发生变化,从而影响电动机的性能和效率。
在磁共振成像中,磁阻效应使得磁场发生变化,从而影响成像设备的质量和精度。
除了对电磁学设备产生影响外,磁阻效应还可以解释一些奇怪的现象,例如磁化、磁矩和磁性材料的特性等。
因此,深入研究磁阻效应的原理和应用,对于理解电磁学和磁性材料的特性具有重要意义。
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。
磁阻效应原理
磁阻效应原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊磁阻效应原理。
这玩意儿啊，就像是生活中的一个小惊喜，你不去仔细探究还真发现不了它的奇妙呢！你看啊，磁阻效应就好比是一条道路。
电流呢，就像是在这条道路上奔跑的小汽车。
平时呢，道路平平坦坦，小汽车跑得可顺溜了。
可要是这条道路周围出现了磁场，嘿，那就不一样啦！这磁场就像是在道路上设置了一些小障碍，让小汽车跑起来没那么顺畅了，这就是磁阻效应啦！咱可以想象一下，要是没有磁阻效应，那很多电子设备会变得多么无趣呀！比如说那些硬盘，它们能存储那么多信息，可少不了磁阻效应的功劳呢。
就好像是一个神奇的魔法，让数据能乖乖地待在那里。
再比如说一些传感器，它们能感知周围环境的变化，也是因为磁阻效应在背后默默发力呀。
就好像是我们的眼睛和耳朵，能敏锐地察觉到周围的细微变化。
磁阻效应还和我们的日常生活息息相关呢！你想想看，那些智能门锁，不就是利用了磁阻效应来识别钥匙的吗？还有那些自动门，也是根据磁阻效应来判断什么时候该打开，什么时候该关闭。
这多方便呀，就像是有个小精灵在默默地为我们服务。
而且哦，磁阻效应的应用还在不断拓展呢！科学家们一直在研究怎么让它发挥更大的作用。
说不定未来的某一天，我们的生活因为磁阻效应会发生翻天覆地的变化呢！你说这磁阻效应是不是特别神奇？它就像是隐藏在电子世界里的一个秘密武器，默默地为我们的生活带来便利和惊喜。
我们可真得好好感谢那些发现和研究磁阻效应的科学家们呀，没有他们的努力，我们哪能享受到这些高科技的便利呢？所以啊，朋友们，可别小看了这磁阻效应原理。
它虽然看不见摸不着，但却在我们的生活中发挥着至关重要的作用。
让我们一起期待磁阻效应能给我们带来更多的惊喜和美好吧！。
磁阻效应
磁阻效应一、磁阻效应的定义磁阻效应(Magnetoresistance Effect,MR)是指材料之电阻随着外加磁场的变化而改变的效应。
衡量磁阻（Magnetoresistance，缩写为MR）的物理量定义为外加磁场后的电阻变化率，即：在有无外加磁场下的电阻之差除以无外加磁场时的电阻。
磁阻效应明显的材料称为磁阻材料，最典型的磁阻材料是锑化铟（InSb）。
二、磁阻效应的原理当半导体受到与电流方向垂直的磁场作用时，载流子会同时受到洛伦兹力与霍尔电场力，由于半导体中载流子的速度有所不同，假设速度为V0的载流子受到的洛伦兹力及霍尔电场力相互抵消，那么，这些载流子的运动方向不会偏转，而速度低于V0或高于V0的载流子的运动方向将发生偏转，导致沿电流方向的速度分量减小，电流变小，电阻增大。
这种现象就是磁阻效应。
三、磁阻效应的发现磁阻效应由威廉•汤姆逊（William Thomson）于1857年发现。
由于在一般材料中，磁阻效应（电阻的变化）通常小于5%，这样的效应后来被称为“常磁阻”(ordinary magnetoresistance,OMR)。
四、磁阻效应的分类1、常磁阻效应(ORDINARY MAGNETORESISTANCE Effect,OMR)对所有非磁性金属而言，由于在磁场中受到洛伦兹力的影响，部分载流子在行进中发生偏转，使得路径变成沿曲线前进，如此将使载流子行进路径长度增加，使载流子碰撞机率增大，进而增加材料的电阻。
2、巨磁阻效应(GIANT MAGNETORESISTANCE Effect,GMR)巨磁阻效应存在于铁磁性(如：Fe,Co,Ni)/非铁磁性(如：Cr,Cu,Ag,Au)的多层膜系统，由于非磁性层的磁交换作用会改变磁性层的传导电子行为，使得电子产生程度不同的磁散射而造成较大的电阻，其电阻变化较常磁阻大上许多，故被称为“巨磁阻”。
2007年诺贝尔物理学奖授予来自法国国家科学研究中心的物理学家艾尔伯•费尔和来自德国尤利希研究中心的物理学家皮特•克鲁伯格，以表彰他们发现巨磁阻效应的贡献。
磁阻效应和霍尔效应的区别
磁阻效应和霍尔效应的区别磁阻效应和霍尔效应，这俩名字听起来是不是有点高大上？别担心，今天我们就来聊聊这俩小家伙的区别，让你轻松搞懂，不用再在课堂上打瞌睡了。
先说磁阻效应。
它就像个调皮的孩子，当磁场一来，它就开始变得“不一样”了。
想象一下，你在走路，突然一阵风把你吹得东倒西歪，你的运动状态是不是会改变？这就是磁阻效应的感觉。
它主要是通过改变电流流动的阻力来实现的。
这一效应在很多地方都能见到，比如在一些传感器里，磁场的变化就会影响电流的流动，从而实现不同的功能。
它就像那种一听到音乐就想跳舞的人，瞬间变得活跃。
再说说霍尔效应，这可是个更聪明的家伙。
霍尔效应就像是给你发了一张地图，指引你在复杂的环境中找到方向。
想象一下，如果你在一个密闭的房间里，有个小风扇正好对着你吹，风从一个方向吹过来，你的头发会被吹得四处飞舞。
霍尔效应就是这个样子，当电流在磁场中流动时，它的方向会发生偏转，就像你的头发被风吹得一样。
它的工作原理简单易懂，通过测量这种偏转，咱们可以得到很多有用的信息，比如电流的方向和强度。
这种效应在很多现代科技中都发挥着重要作用，比如在交通监控和电子设备里。
那么这俩家伙到底有什么区别呢？简单来说，磁阻效应侧重于阻力的变化，而霍尔效应则强调电流的偏转。
就像你在街上走，突然看到一个朋友招手，你的注意力就会被他吸引，可能就会改变你的行走方向。
这种注意力的变化就有点像霍尔效应。
而磁阻效应则更像是你在路上遇到了个大坑，你的脚步被迫减慢，行动受限。
两者的机制和应用场景各有千秋，不能混为一谈。
在实际应用中，磁阻效应常用于一些精密的传感器，比如汽车的轮速传感器。
想想看，车子开得飞快，突然轮子转速一变，这时候磁阻效应就派上用场了，帮助车子保持安全。
而霍尔效应则经常用于电流传感器，它能实时监测电流的变化，保护电路不受损坏。
这两者就像是两个好搭档，一个负责“刹车”，一个负责“导航”，默契得很。
还有一点值得一提的是，这两种效应的发现也充满了故事。
磁阻效应的概念
磁阻效应的概念磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。
同霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的。
在达到稳态时，某—速度的载流子所受到的电场力与洛伦兹力相等，载流子在两端聚集产生霍尔电场，比该速度慢的载流子将向电场力方向偏转，比该速度快的载流子则向洛伦兹力方向偏转。
这种偏转导致载流子的漂移路径增加。
或者说，沿外加电场方向运动的载流子数减少，从而使电阻增加。
这种现象称为磁阻效应。
1.2 磁阻效应的分类1.2.1 常磁阻对所有非磁性金属而言，由于在磁场中受到洛伦兹力的影响，传导电子在行进中会偏折，使得路径变成沿曲线前进，如此将使电子行进路径长度增加，使电子碰撞机率增大，进而增加材料的电阻。
磁阻效应最初于1856年由威廉·汤姆森，即后来的开尔文爵士发现，但是在一般材料中，电阻的变化通常小于5%，这样的效应后来被称为“常磁阻”。
1.2.2 巨磁阻所谓巨磁阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。
巨磁阻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。
当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。
1.2.3 超巨磁阻超巨磁阻效应（也称庞磁阻效应）存在于具有钙钛矿(Perovskite)ABO3的陶瓷氧化物中。
其磁阻变化随着外加磁场变化而有数个数量级的变化。
其产生的机制与巨磁阻效应(GMR)不同，而且往往大上许多，所以被称为“超巨磁阻”。
如同巨磁阻效应(GMR)，超巨磁阻材料亦被认为可应用于高容量磁性储存装置的读写头。
不过，由于其相变温度较低，不像巨磁阻材料可在室温下展现其特性，因此离实际应用尚需一些努力。
1.2.4 异向磁阻有些材料中磁阻的变化，与磁场和电流间夹角有关，称为异向性磁阻效应。
磁阻效应
所谓巨磁阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。巨磁 阻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。当铁磁层的磁矩为反平行时， 与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。
磁阻效应
某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象
01 含义
03 分类 05 应用
目录
02 工作原理 04 发展经历 06 实验原理
磁阻效应(Magnetoresistance Effects)的定义:是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的 现象。金属或半导体的载流子在磁场中运动时,由于受到电磁场的变化产生的洛伦兹力作用,产生了磁阻效应。
对所有非磁性金属而言，由于在磁场中受到洛伦兹力的影响，传导电子在行进中会偏折，使得路径变成沿曲 线前进，如此将使电子行进路径长度增加，使电子碰撞机率增大，进而增加材料的电阻。磁阻效应最初于1856年 由威廉·汤姆森，即后来的开尔文爵士发现，但是在一般材料中，电阻的变化通常小于5%，这样的效应后来被称 为“常磁阻”(ordinarymagnetoresistance,OMR)。
应用
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。
磁阻器件由于灵敏度高、抗干扰能力强等优点在工业、交通、仪器仪表、医疗器械、探矿等领域得到广泛应 用，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。
其中最典型的锑化铟（InSb）传感器是一种价格低廉、灵敏度高的磁阻器件磁电阻，有着十分重要的应用价 值。
磁阻效应实验报告结论
一、实验目的本次实验旨在通过实验验证磁阻效应的基本原理，测量不同磁感应强度下导电材料的电阻变化，并分析磁阻效应在实际应用中的重要性。
二、实验原理磁阻效应是指导电材料的电阻值随磁感应强度变化的现象。
当导电材料受到磁场作用时，其电阻值会发生变化。
这种现象可以通过以下原理进行解释：1. 电流在导电材料中传输时，电子会受到洛伦兹力的作用，使得电子的运动轨迹发生偏转。
2. 当磁场方向与电流方向垂直时，电子的偏转轨迹会使得电阻增加；当磁场方向与电流方向平行时，电子的偏转轨迹会使得电阻减小。
3. 磁阻效应的大小与磁感应强度、导电材料的性质等因素有关。
三、实验方法1. 准备实验仪器：THPCZ-1型磁阻效应实验仪、THQCZ-1型磁阻效应测试仪等。
2. 将待测材料放置在实验仪中，调整磁感应强度，测量不同磁场下的电阻值。
3. 记录实验数据，绘制电阻随磁感应强度变化的曲线。
4. 分析实验结果，探讨磁阻效应在实际应用中的重要性。
四、实验结果与分析1. 实验数据表明，随着磁感应强度的增加，待测材料的电阻值呈现出先减小后增大的趋势。
在磁感应强度较小时，电阻值随磁感应强度的增加而减小；在磁感应强度较大时，电阻值随磁感应强度的增加而增大。
2. 实验结果与磁阻效应的基本原理相符。
当磁感应强度较小时，电子的偏转轨迹较短，电阻减小；当磁感应强度较大时，电子的偏转轨迹较长，电阻增大。
3. 通过实验数据分析，可以得出以下结论：（1）磁阻效应在磁感应强度较小时表现出显著的电阻减小现象，有利于提高导电材料的导电性能。
（2）磁阻效应在磁感应强度较大时表现出显著的电阻增大现象，有利于提高导电材料的磁性能。
（3）磁阻效应在实际应用中具有广泛的应用前景，如磁阻传感器、磁阻开关等。
五、实验结论1. 本实验成功验证了磁阻效应的基本原理，并测量了不同磁感应强度下导电材料的电阻变化。
2. 实验结果表明，磁阻效应在磁感应强度较小时表现出显著的电阻减小现象，在磁感应强度较大时表现出显著的电阻增大现象。
磁阻效应演示实验报告
磁阻效应演示实验报告引言磁阻效应是指当电流通过一根导线时，由于导线中的电子受到外加磁场的作用，导致电子运动受到阻碍，从而使得电阻值发生变化的现象。
本实验旨在通过实际操作演示磁阻效应的存在和影响。
实验目的1. 了解磁阻效应的原理和特点；2. 掌握使用实验设备进行磁阻效应实验的方法；3. 通过实际测量数据，验证磁阻效应的存在。
实验器材1. 直流稳压电源；2. 实验电路板；3. 指南针；4. 铁石磁铁；5. 不同材质的导线。
实验原理磁阻效应的原理是当导线中电流通过时，导线中的电子受到外加磁场的影响，其运动轨迹受到磁场的阻碍，导致电阻值发生变化。
当导线放置在磁场中时，电子流受到了力的作用，发生了偏转。
这种偏转会导致导线的内阻增大，磁场越强，阻力越大。
实验步骤1. 准备实验电路板，将直流稳压电源接入电路板；2. 将指南针放置在实验电路板旁边，确认指南针的指向；3. 选择一根材质相同的导线，将其接入电路板；4. 调节电压大小，使电流稳定在一定数值，并记录电流大小；5. 观察指南针的指向，记录磁场对指南针的影响；6. 重复步骤3-5，使用不同材质的导线，对比不同材质的导线在磁场中的表现。
实验结果和数据分析实验结果通过实验观察，我们发现随着磁场的增强，指南针的偏转角度逐渐增大。
使用不同材质的导线，观察到指南针的偏转角度也不相同。
数据分析我们测量得到了不同材质导线的电流和指南针偏转角度的数据，并整理成下表：导线材质电流（A）指南针偏转角度（度）-铜导线0.5 10铁导线0.5 20镍导线0.5 30通过观察上表，我们可以得出以下结论：1. 随着电流的增加，指南针的偏转角度增大；2. 铁导线的指南针偏转角度大于铜导线，镍导线的指南针偏转角度又大于铁导线；结论通过实验我们验证了磁阻效应的存在。
当电流通过导线时，导线中的电子受到外加磁场的作用，导致电子运动受到阻碍，从而使得电阻值发生变化。
实验数据表明，不同材质的导线在磁场中受到的阻力大小不同。
磁阻效应
磁阻器件
优点：体积小、灵敏度高、抗干扰能力强。 优点：体积小、灵敏度高、抗干扰能力强。 应用：广泛用于磁传感、磁力计、 应用：广泛用于磁传感、磁力计、电子罗 位置和角度传感器 车辆探测、GPS导航 传感器、 导航、 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。 仪器仪表、磁存储(磁卡、硬盘)等领域。
磁阻效应的R与B的关系：
电阻的相对变化率： 电阻的相对变化率： 弱磁场中： 弱磁场中：
∆R/ R（） 0
2
∆R / R（ ） B 0 ∝
强磁场中： 强磁场中：
∆R/ R（） B 0 ∝
四、测量电路图
注意区分 ：
IS
I S与 I M
300Ω
IM
五、实验内容与步骤
保持锑化铟传感器电流不变的条件下， 保持锑化铟传感器电流不变的条件下，研 ΔR/R（ 对应关系。 究B与ΔR/R（0）对应关系。 ΔR/R
磁 阻 效 应
磁阻效应芯片
磁阻传感器
指导教师：铁小匀
一、实验背景
材料的电阻值随磁感应强度变化的规律， 材料的电阻值随磁感应强度变化的规律， 叫磁阻效应，1857年由英国物理学家威廉. 叫磁阻效应，1857年由英国物理学家威廉.汤姆 年由英国物理学家威廉 利用这种效应制成的器件叫磁阻器件。 森发现 。利用这种效应制成的器件叫磁阻器件。 1991年 IBM公司首次利用磁阻材料制成了MR硬 1991年，IBM公司首次利用磁阻材料制成了MR硬 公司首次利用磁阻材料制成了MR 盘磁头。 盘磁头。
IS
电磁铁励磁电流 IM/mA
InSb U /mV B/ mT 0.0 10.0 20.0 . . . . . . 70.0 00.0 120.0 150.0 200.0 300.0
磁阻效应机理
磁阻效应机理简介磁阻效应是指当电流通过磁性材料时，材料内部存在电阻，这种现象被称为磁阻效应。
磁阻效应是磁性材料特有的电性现象，它是电流通过材料时，由于磁性材料内部的自旋和磁矩结构的变化而引起的电阻的改变。
磁阻效应的研究对于开发新型材料和电子器件具有重要意义。
磁阻效应的分类磁阻效应主要包括巨磁阻效应和磁电阻效应两种。
巨磁阻效应巨磁阻效应是指在外磁场的作用下，材料的电阻发生显著变化。
这种变化是由于材料内部磁结构的变化引起的。
巨磁阻效应在磁存储技术中的应用非常广泛。
磁电阻效应磁电阻效应是指在外磁场的作用下，磁性材料的电阻发生改变。
磁电阻效应包括安尔效应和磁惯性效应。
安尔效应安尔效应是指在外磁场的作用下，材料内部的电荷分布发生改变，从而引起电阻的变化。
安尔效应是磁电阻效应的一种重要表现形式，广泛应用于传感器和磁存储器等领域。
磁惯性效应磁惯性效应是指在外磁场的作用下，材料内部的电子自旋磁矩发生改变，从而引起电阻的变化。
磁惯性效应在磁存储器和磁传感器中有着重要的应用。
磁阻效应的机理磁阻效应的机理涉及材料的自旋和磁矩结构的变化。
以下是常见的磁阻效应机理：1. 电子自旋共振（ESR）机制电子自旋共振机制是指在磁场作用下，材料内部的电子自旋状态发生共振变化，引起电阻的变化。
通过调整磁场的强度和频率，可以实现对电子自旋共振现象的控制，从而实现磁阻效应的调节。
2. 斯通-惠勒斯效应斯通-惠勒斯效应是指在外磁场的作用下，材料内部的电子能级发生分裂，从而改变了电子的传输性质。
这种效应在磁性材料中特别显著，可以通过调节外磁场的强度和方向来实现对磁阻效应的控制。
3. 磁性多层膜效应磁性多层膜效应是指在磁多层结构中，由于不同层之间的相互作用，导致电子传输的改变，从而产生磁阻效应。
磁性多层膜结构具有独特的磁阻效应特性，被广泛应用于磁存储器和传感器等领域。
4. 磁敏效应磁敏效应是指在外磁场的作用下，材料内部的磁结构发生变化，引起电子的传导性质改变。
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
磁阻效应的测量实验原理是指在磁场中，物质的电阻发生变化的现象。
它是由于磁场作用下，电子在材料中移动时受到磁场的阻碍而导致电阻增加。
磁阻效应的测量实验可以通过测量电阻的变化来研究材料的磁性质。
磁阻效应的测量实验通常使用恒流源、电压表和磁场，实验过程如下：
1、首先，将恒流源连接到待测物质上，保持电流恒定。
这样可以确保在测量过程中，电流是不变的。
2、接下来，将电压表连接到待测物质的两端，用来测量电阻的变化。
在测量前，可以先测量一下初始电阻，作为参考值。
3、然后，将磁场引入实验装置中。
可以使用一个电磁铁或者永磁体来产生磁场。
将磁场垂直于待测物质的方向，以确保磁场的作用最大化。
4、在引入磁场后，开始测量电阻的变化。
通过电压表测量待测物质的电压差，并根据欧姆定律可以计算出电阻的变化量。
根据实验要求，可以在不同的磁场强度下重复测量。
5、实验结束后，可以绘制出磁场强度和电阻变化的曲线图。
通过观察曲线的形状和变化趋势，可以对物质的磁性质进行初步分析。
总结来说，磁阻效应的测量实验通过测量材料在磁场中的电阻变化，研究材料的磁性质。
实验中通过恒流源和电压表控制和测量电流和电压，在引入磁场后测量电阻的变化，并绘制曲线来分析物质的磁性质。
这样的实验有助于深入理解材料的磁性质以及在磁场中的表现。
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3.公式推导 若外界交流磁场的磁感应强度B为
B B0 cost
式中， B0 为磁感应强度的振幅； t为时间。设在若磁场中，
（ 1）
为ห้องสมุดไป่ตู้频率；
R R0 kB
2
（2）
式中， k为常量。假设电流恒定为
I0 。
由式（1）和式（2）可得 R(B)=R(0)+ R =R(0)+R(0)
• 了解磁阻现象与霍尔效应的关系与区别； • 测量锑化传感器的电阻与磁感应强度的关 系； • 作出锑化铟传感器的电阻变化与磁感应强 度的关系曲线。
二· 实验原理
1.磁阻效应定义 在一定的情况下，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。
2.理论原理 如图所示，当材料处于磁场中时，导体 或半导体的载流子将受洛伦磁力的作用发 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 子的洛伦磁力作用刚好抵消，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。
磁阻效应 实验研究
应物13(1)班 郑秀丽
• 小提示
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。
1. 2.
实验目的 实验仪器 实验原理 仪器介绍 实验内容
3.
4. 5.
一· 实验目的
六.实验结论
可能是B的强度不够大，对于 强磁场的平方关系不明显
Thank you
!
（2）按上述步骤，逐步增加励磁电流， 改变 I 2 ，在基本保持 V2 800.0mV 不变的情况下，重复以上过程，将数 据记录到自拟的表各中。
• 根据数据作B R
R0 关系曲线
（3）观察并分析曲线中描述变量间的函数关 系，分段研究非线性与线性区域的函数关 系，用最小二乘法求出变量间的相关系数 及函数表达式。
为以角频率 2 作余弦变化的电阻值。 因此，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 值的变化。
由式（3）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。 V（ B） = I 0 R B
1 1 2 = I 0 R0 R0kB0 + I 0 R0 kB 02 cos 2t 2 2
• 记录对应数据并绘制电磁铁 B I M 关系磁化 曲线
注：由霍尔元件的原理可知，磁场B 的计算公式是：
VH B KI S
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 VH 与水平位置 X的关系。
根据数据作B-X曲线
如果将图中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 阻大小，即用 0表示,其中 0为零 磁场时的电阻率，设磁电阻阻值在磁感应 B 0 强度为B的磁场中电阻率为 B ,则 由于磁阻传感器电阻的相对变化率 R R0 正比于 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 R R0 正比 2 于 B ,而在强磁场中 R R0 与磁感应强 度 B呈线性函数关系。 磁阻传感器的上述特性在物理学和电 子学方面有着重要应用。
如果半导体材料磁阻传感器处于 角频率为 的弱正弦波交流磁场中， 由于磁电阻相对变化量 R R0 2 正比于B ,那么磁阻传感器的电阻R将 随 角频率2 作周期性变化。即在弱正弦 波交流磁场中磁阻传感器具有交流电 倍频性能。
R R 0
=R(0)+R(0)k
B cos t
2 0 2
1 2 1 2 t 3） =R(0)+ R 0 kB 0 + R 0 kB 0 cos 2 （ 2 2
1 2 R0 kB 0 为不随时间 2 1 2 R 0 kB t 变化的电阻值，而 2 0 cos 2
上式中 R0
V
=V（0）+ V cos2t
四.仪器介绍
仪器的面板结构如图：
磁阻效应实验连接图
五.实验内容
1.测定励磁电流和磁感应强度的关系 测量励磁电流 I M 和 U H 的关系。按面板图， 把各相应连接线接好。 测试开始时，可调节 I M 0m A ,处于 零磁场状态，调节左边霍尔传感器位置，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 I S 5.00m， A
预热５分钟后，测量霍尔传感器的不 等位电压 V0 1.8mV 然后调节左边霍尔传 感器位置，使传感器印板上０刻度对准电 磁铁上中间基准线，面板上继电器控制按 钮开关Ｋ１和Ｋ２均按下。调励磁电流I M 为0，100，200，300，400，…， 1000mA。记录对应数据并绘制电磁铁 B I M 关系磁化曲线。
3.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 I 2 ，使仪器数字式毫伏表显示 电压V2 800.0mV 记录此时的 I 2 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。