Question

1．法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获了诺贝尔物理学奖．小明同学设计了如图所示电路，来研究巨磁电阻的大小与有无磁场的关系．请分析回答：
（1）断开S₁，闭合S₂，移动滑动变阻器R₂的滑片，测得两电表的四组数据如表所示．

实验序号	1	2	3
U/伏	1.00	1.25	2.00
I/安	2×10-3	2.5×10-3	4×10-3

实验序号	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，无磁场时GMR的电阻大小为500欧；再闭合S₁和S₂，保持R₁滑片位置不变，移动滑动变阻器R₂的滑片，测得两电表的四组数据如右表所示，可计算出有磁场时GMR的电阻大小；
（2）通过上述实验，得出的结论是有磁场时巨磁电阻的阻值明显变大；
（3）利用小明同学设计的电路和现有器材，你还能进一步研究与巨磁电阻大小有关的什么问题？研究巨磁电阻的大小与磁场强弱的关系（或研究巨磁电阻的大小与磁场方向的关系）．

Answer 1

分析 （1）要解决此题，需要掌握电阻的计算公式：R=$\frac{U}{I}$．
（2）要得出结论，分别计算出GMR存在磁场和不存在磁场时的电阻，然后进行比较．
（3）要解决此题，需要掌握电流对磁场强度的影响，及电流方向对磁场方向的影响．

解答 解：（1）根据欧姆定律得，在没有磁场时，GMR的电阻为：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）有磁场时，GMR的电阻为：
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
与无磁场时相比，GMR的电阻明显变大．
（3）由于保持原有器材不变，所以可以通过移动R₁的滑片改变其阻值，从而改变通电线圈中的电流，因此可以改变螺线管的磁性强弱．同时可以通过改变线圈中电流的方向来改变螺线管的磁场方向．
故答案为：（1）500；（2）有磁场时巨磁电阻的阻值明显变大；（3）研究巨磁电阻的大小与磁场强弱的关系（或研究巨磁电阻的大小与磁场方向的关系）．

点评 此题主要考查了电阻的计算及影响螺线管磁性强弱的因素．对这样的探究题，要注意分析数据找出规律．