Question

1．法國(guó)科學(xué)家阿爾貝•費(fèi)爾和德國(guó)科學(xué)家彼得•格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻（GMR）效應(yīng)，榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示電路，來(lái)研究巨磁電阻的大小與有無(wú)磁場(chǎng)的關(guān)系．請(qǐng)分析回答：
（1）斷開S₁，閉合S₂，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片，測(cè)得兩電表的四組數(shù)據(jù)如表所示．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	1	2	3
U/伏	1.00	1.25	2.00
I/安	2×10-3	2.5×10-3	4×10-3

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	1	2	3
U/伏	0.45	0.91	1.50
I/安	0.3×10-3	0.6×10-3	1×10-3

由此可知，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)GMR的電阻大小為500歐；再閉合S₁和S₂，保持R₁滑片位置不變，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片，測(cè)得兩電表的四組數(shù)據(jù)如右表所示，可計(jì)算出有磁場(chǎng)時(shí)GMR的電阻大小；
（2）通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)論是有磁場(chǎng)時(shí)巨磁電阻的阻值明顯變大；
（3）利用小明同學(xué)設(shè)計(jì)的電路和現(xiàn)有器材，你還能進(jìn)一步研究與巨磁電阻大小有關(guān)的什么問題？研究巨磁電阻的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱的關(guān)系（或研究巨磁電阻的大小與磁場(chǎng)方向的關(guān)系）．

Answer 1

分析 （1）要解決此題，需要掌握電阻的計(jì)算公式：R=$\frac{U}{I}$．
（2）要得出結(jié)論，分別計(jì)算出GMR存在磁場(chǎng)和不存在磁場(chǎng)時(shí)的電阻，然后進(jìn)行比較．
（3）要解決此題，需要掌握電流對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響，及電流方向?qū)Υ艌?chǎng)方向的影響．

解答 解：（1）根據(jù)歐姆定律得，在沒有磁場(chǎng)時(shí)，GMR的電阻為：R=$\frac{U}{I}=\frac{1.00V}{2×1{0}^{-3}A}=\frac{1.25V}{2.5×1{0}^{-3}A}=\frac{2.00V}{4×1{0}^{-3}A}=\frac{2.50V}{5×1{0}^{-3}A}$=500Ω
（2）有磁場(chǎng)時(shí)，GMR的電阻為：
R′=$\frac{U'}{I'}=\frac{0.45V}{0.3×1{0}^{-3}A}=\frac{0.91V}{0.6×1{0}^{-3}A}=\frac{1.50V}{1×1{0}^{-3}A}=\frac{1.79V}{1.2×1{0}^{-3}A}$=1500Ω
與無(wú)磁場(chǎng)時(shí)相比，GMR的電阻明顯變大．
（3）由于保持原有器材不變，所以可以通過(guò)移動(dòng)R₁的滑片改變其阻值，從而改變通電線圈中的電流，因此可以改變螺線管的磁性強(qiáng)弱．同時(shí)可以通過(guò)改變線圈中電流的方向來(lái)改變螺線管的磁場(chǎng)方向．
故答案為：（1）500；（2）有磁場(chǎng)時(shí)巨磁電阻的阻值明顯變大；（3）研究巨磁電阻的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱的關(guān)系（或研究巨磁電阻的大小與磁場(chǎng)方向的關(guān)系）．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查了電阻的計(jì)算及影響螺線管磁性強(qiáng)弱的因素．對(duì)這樣的探究題，要注意分析數(shù)據(jù)找出規(guī)律．