Question

2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了兩位發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻”效應(yīng)的物理學(xué)家．材料的電阻隨磁場的增加而增大的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度．若圖1為某磁敏電阻在室溫下的電阻比值一磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線，其中R_B、R₀分別表示有、無磁場時(shí)磁敏電阻的阻值．

（1）為了測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B，需先測量磁敏電阻處于磁場中的電阻值R_B，已知無磁場時(shí)阻值R₀=150Ω．現(xiàn)將磁敏電阻置入待測磁場中，在室溫下用伏安法測得其兩端的電壓和通過的電流數(shù)據(jù)如下表：

	1	2	3	4	5
U（V）	0.45	0.91	1.50	1.78	2.71
I（mA）	0.30	0.60	1.00	1.20	1.80

根據(jù)上表可求出磁敏電阻的測量值R_B=

 

Ω，結(jié)合圖中電阻比值一磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線可知待測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=

 

T．（均保留兩位有效數(shù)字）
（2）請用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路：將一小量程的電流表G改裝成一能測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀表，要求設(shè)計(jì)簡單，操作方便．（環(huán)境溫度一直處在室溫下）
A．磁敏電阻，無磁場時(shí)阻值R₀=150Ω
B．電流表G，量程I_g=2mA，內(nèi)阻約50Ω
C．滑動(dòng)變阻器R，全電阻約1500Ω
D．直流電源E，電動(dòng)勢E=3V，內(nèi)阻約為1Ω
E．開關(guān)S，導(dǎo)線若干
①在圖2中的虛線框內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)電路圖；
②改裝后，電流表表盤上電流刻度要轉(zhuǎn)換成磁感應(yīng)強(qiáng)度B．
若2.0mA處標(biāo)0T，那么1.0mA處標(biāo)

 

T．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用歐姆定律可以求出磁敏電阻的阻值R_B，再求出R_B與R₀比值，再由圖1得出磁感應(yīng)強(qiáng)度；
（2）可將靈敏電流表、磁敏電阻、滑動(dòng)變阻器作出串聯(lián)電路；由閉合電路的歐姆定律分析答題．

解答：解：（1）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，磁敏電阻阻值R_B=

U

I

=

0.45V

0.30×10-3

=1.5×10³Ω，

RB

R0

=

1.5×103

150

=10，
由圖所示圖象可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.2T；
（2）①實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示；
②由閉合電路歐姆定律得：Ig=

E

R內(nèi)

，R_內(nèi)=

E

Ig

=

3

2×10-3

=1500Ω，
I′=

Ig

2

=

E

R內(nèi)+RB

，則R_B=R_內(nèi)=1500Ω，由圖象可知，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.2T；
故答案為：（1）1.5×10³；1.2；（2）①如圖所示； ②1.2．

點(diǎn)評：認(rèn)真審題、根據(jù)題意獲取所需信息、分析清楚圖象、應(yīng)用歐姆定律即可正確解題．