巨磁电阻
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巨磁电阻范文第1篇
【关键词】巨磁电阻传感器；线性磁场；测量
1.概述
磁场测量在工业领域具有广泛的应用，在磁场的脉冲量，开关量以及线性量的测量中，使用最为广泛的是霍尔传感器，由于其较低的品种繁多的产品以及较低的成本，使得霍尔传感器在磁场测量领域具有较高的地位。随着巨磁电阻（GMR）传感器的成功研制，其优越的性能越来越受到人们的关注，使得GMR传感器在传统的磁场测量领域占据了一席之地。
在磁场测量领域，线性量的测量对磁传感器性能具有比较高的要求。磁传感器的测量范围，响应频率，灵敏度以及温度适应性等一系列性能指标都对磁场的测量具有较大的影响。相比其他磁传感器，GMR传感器具有较宽的磁场测量范围，较高的响应频率和灵敏度以及较强的温度适应性，在磁场线性测量领域具有较为明显的优势。本文将以东方微磁公司生产的VA系列巨磁电阻磁传感器为例，介绍其特性、测试及相关应用。
2.GMR传感器的结构
2.1 传感器结构
VA系列巨磁电阻磁传感器采用惠斯通桥式结构，如图1所示的。图中，R1和R3是两个阻值一样的电阻，可随外界磁场的变化输出一个差分电压信号，R2和R4由于屏蔽层的作用不感应外界磁场的变化。
图1 GMR磁传感器结
2.2 屏蔽层的作用
图1中的R2和R4上的阴影部分是传感器的合金屏蔽层，它有两个作用，一是屏蔽外磁场对电阻R2和R4的影响，使其不能感应待测场的变化；二是作为一个磁通聚集器，将待测场聚集在R1和R3周围，使传感器输出幅值增大，提高传感器的灵敏度。
3.GMR传感器的性能测试及应用测试
3.1 GMR传感器的输出性能测试
用于线性磁场测量的GMR传感器应具有良好的线性度，可测量正反两个方向的磁场，因此，在测试芯片的选择上可选择双极性的GMR传感器直接进行测试或选择单极性的GMR传感器对其进行偏置处理，将其零点抬高。
图2是GMR传感器在磁场从负到正再回到起点的GMR传感器输出曲线，反应GMR传感器的线性特性，有图可知，GMR传感器线性性能较好，磁滞小，正向和反向重合性较好，总体来说该型号的GMR传感器芯片静态性能良好。
3.2 GMR传感器温度漂移性能
将GMR芯片放入高低温无磁温度箱中，每隔10℃记录一次数据，监测传感器从-40℃～+125℃随温度变化的漂移性，具体如图3所示，芯片在整个温度范围内输出变化9.075mv，温度系数为0.055mV/℃，可见GMR传感器芯片的温度性能比较优越。
图2 双极性GMR传感器性能曲线
图3 GMR温度性能曲线
图4 电流测量示意图
3.3 GMR传感器应用测试
在线性磁场测量领域，直流电的检测是比较有代表性的，因此，选择测量直流电产生的磁场来验证GMR传感器在线性磁场测量方面的性能。
巨磁电阻用于电流检测一般采用如图4所示的方式进行，将磁传感器放置通电导线的正上方或正下方，同时保证通电导线产生磁场的方向与磁传感器的敏感方向一致。按照通电导线周围产生磁场的理论计算公式2-1可知[3]，在待测电流和传感器相对位置一定的情况下，待测电流的大小和磁场大小成正比，利用公式2-2这样就可以直接测量待测电流产生的磁场值，再结合公式2-1就得出待测电流的大小。
（2-1）
（2-2）
其中，为传感器的灵敏度，传感器输出。
3.3.1 测试平台
测试平台由测试板、电源、铜导线以及支架构成，其中测试板由探测单元（GMR传感器）、信号放大及滤波单元组成，双电源供电。铜导线材料为紫铜，直径为2mm，可通10A电流。支架位置和高度都可调整，以使传感器获得最佳敏感位置。电源为可编程电源，可提供不同幅值的电流。
3.3.2 测试数据
在实际应用中，待测电流有正负之分，产生的磁场有正负之分，因此，在测试过程中，通过改变磁场方向和电流的方向来检测GMR传感器和电流传感器测试性能。图5是电流从-30A到+30A变化时电流传感器输出曲线。
图5 电流测量示意图
由图5可以看出，在-20A—20A的范围内，GMR传感器电流测试单元具有较好的线性度，超过20A后，测试单元趋于饱和。
4.结论
通过对GMR传感器芯片以及由GMR传感器芯片构成的电流传感器的性能测试，结果表明，GMR传感器芯片在已电流检测为代表的线性磁场测试方面具有较好的性能和温度稳定性。如果在实际使用过程中，注意传感器芯片的饱和场和待测磁场的大小，使待测磁场在传感器的线性测量范围内，将会使GMR传感器芯片在线性磁场测量方面具有更好的应用前景。
参考文献
[1]肖又专，曾荣伟，王林忠等.巨磁电阻传感器的应用[J].磁性材料及器件，2001，32（2）：40-45.
巨磁电阻范文第2篇
在小鼠的胚胎干细胞上通过基因同源重组的办法进行基因修饰，也就是把胚胎干细胞中的靶向基因加以修饰，然后把修饰后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，生成嵌合体小鼠。它们的体内同时存在被修饰过的基因和未被修饰的基因，因而有可能会生出基因完全被修饰过的小鼠。由此可以认识高级哺乳动物的许多基因在生命和生理活动中到底扮演什么角色。
比如，通过基因研究已经知道了囊性纤维变性等疾病的原理，也就为包括药物和基因治疗提供了基础。而基因打靶的探索也几乎为未来所有疾病的治疗奠定了基础。有道是饱汉不知饿汉饥，健康者不知患病者苦。解除了病魔折磨的人是最能体会到幸福的。
物理奖授予的是法国的阿尔贝・费尔和德国的彼得・格林贝格尔，因为他们发现了巨磁电阻效应。这一发现能让更大范围的人享受到快乐和便捷，因为在IT时代相当多的人都会分享巨磁电阻效应带来的实惠。巨磁电阻效应是指一个微弱的磁场变化可以在巨磁电阻系统中产生很大的电阻变化，因而有助于读取头从硬盘中读取大量的数据。
根据巨磁电阻效应原理制成读取器，可以将细小的磁场变化转换成不同的电阻，使读取器产生不同的电流，让读取器更为灵敏，就能读取更多的信息。因此，今天的硬盘才会越来越小，而存储的信息却越来越多。这完全是基于巨磁电阻效应研制的读取器的功劳。
今天，我们每个人在使用电脑时，正在享用费尔和格林贝格尔发明的巨磁电阻效应带来的实惠，至少我们可以比过去花费更少的钱而使用容量更大的硬盘，享受更小更易于携带的笔记本电脑、音乐播放器等等。所以，今年的诺贝尔物理奖也在提醒我们每个使用电脑的人，喝水不忘掘井人。
今年的诺贝尔化学奖授予的是德国的格哈德・埃特尔，以表彰他在“固体表面的化学过程”研究中取得的成果。表面化学更是与人们的生活息息相关，并让人们时时体会到生活的舒适和生活、工作用品的便宜与好处。正如颁奖理由所说，表面化学对于化学工业而言非常重要，能够帮助我们理解铁为什么会生锈、燃料电池和汽车里的催化剂如何工作等等。
巨磁电阻范文第3篇
关键词：电涡流；巨磁电阻；缺陷检测
无损检测（Nondestructive Testing，NDT）是采用各种方法，以不破坏被测对象完整性和整体功能为前提，检测、定位、分类和定量评估完整性而进行的检测[1]。常用的探伤方法包括涡流探伤、射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤等方法[2]。超声检测需要耦合剂，较难辨识缺陷性质和种类，需借助一定方法和技术，且难以对多层结构试件内缺陷进行检测；射线检测设备复杂、昂贵、便携性差，对人体有害，检测成本高；超声检测和射线检测需一定的检测厚度，对于试件表面浅层距离内的缺陷均难以识别；渗透检测难于检测内部缺陷，通常内部带有支撑结构，且被测试件厚度通常不超过10 mm[3]。
电涡流无损检测技术相对于其他无损检测方法，由于其在检测过程中不需要耦合剂，能够实现非接触测量，工艺简单且成本低，操作容易，检测过程具有快速性和安全性，设计和实现工业自动化测量较简单，在导电材料的无损检测领域有着广阔的前景[4]。长期以来，国内外学者针对焊接缺陷的电涡流检测热点问题开展了大量研究。目前，在焊接过程监测和焊缝裂纹检测等技术领域，电涡流检测技术已经实现了初步应用。但是由于焊接缺陷的检测过程中常常存在结构复杂、干扰量多等因素，导致焊接缺陷的电涡流检测过程十分困难，因此检测灵敏度低，检测可靠性不高。
1 电涡流检测方案设计
当被测金属中存在缺陷时，金属内部原有涡流和磁场的空间分布发生改变，进而通过检测涡流和磁场分布识别缺陷[5]。巨磁电阻（Giant Magneto Resistance GMR）传感器的引入提高了低频激励条件下的检测灵敏度，该传感器利用GMR 效应，指磁场材料的电阻率在外加磁场的作用下产生电阻率变化的现象[6]。由于GMR传感器还具有敏感轴特性，即与敏感轴平行方向磁场对其输出影响大，而与敏感轴正交方向磁场对其输出影响小，基本可忽略不计。根据这一特性，可分别检测不同方向缺陷磁场强度。在实际检测中，令GMR敏感轴正交于激励磁场，因而无缺陷情况下GMR无输出，而缺陷的存在改变导体内部涡流分布，使得产生敏感轴方向二次磁场，该磁场被GMR获取并输出，因而其输出信号包含缺陷信息。因此，目前常用传感器检测方向为水平方向正交于激励磁场（Hx方向）及竖直方向正交于激励磁场（Hz方向）两种。本文设计传感器检测方向Hz研究两方向正交于激励磁场（Hz方向），设计结构如图1所示。巨磁电阻水平放置于激励线圈内部，使其与感生磁场方式垂直，可获取更多缺陷信息。
2 电涡流检测理论
麦克斯韦方程组（1-4）是电涡流检测中，电磁场分析的基础，利用交变的电场产生交变的磁场，交变磁场分布在被测试件区域，形成感应电磁场，当传感器探头接近感应电磁场时，即在探头上形成交变电场。
H为磁场强度，J为电流面密度，D为导体表面电通量密度，E为电场强度，q为电荷量。式（1）表示全电流方程，表明传导电流及变化电场均能产生磁场。式（2）为推广的电磁感应定律，其表明变化磁场亦可产生电场。式（3）为磁通连续性原理，其表明磁力线是无头无尾的闭合曲线。式（4）为高斯定理，其表明电荷以发散的方式产生电场。麦克斯韦方程组微分形式为：
3 缺陷电磁场机理分析及仿真
建立交流激励线圈在金属导体上的电磁场分布的数学模型，分析金属导体上缺陷有无缺陷时，磁场分布，为下一步GMR传感器感生电场分析提供理论依据。在分析磁场模型之后，采用Comsol软件建立电磁场模型如图2所示。
3.1 无缺陷模型分析
4 GMR传感器的电涡流检测技术
GMR传感器的敏感轴方向平行于图6所示的y轴方向时，I1、I2都会产生平行于敏感轴方向的磁场分量，同时GMR传感器芯片在线圈的中心位置，即涡流的中心位置，GMR 传感器的输出为涡流I1和I2在GMR传感器所在位置磁场的叠加。
4.1 磁场分析
4.2 GMR传感器输出原理
GMR传感器电路原理图如图8所示，R1、R2、R3、R4配置成惠斯通电桥，R2、R4两个电阻被屏蔽，当磁场变化是不受影响。R1、R3未被屏蔽，位于外部磁场时，巨磁电阻R1、R3输出很小，位于缺陷周围时，R1、R3阻值变化非常大，从而GMR芯片有输出：Uout=k3By=k3k2I，k3为GMR传感器的灵敏度系数。
根据法拉第电磁感应原理，当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，回路中就会产生相应的感应电动势及感应电流，GMR传感器能够直接对磁场强度进行测量并且转化成电压值，所以在电涡流检测过程中十分方便。使用常规线圈作为检测传感器时，根据法拉第定律，线圈的感应电压为：Vcoil=kc，kc为比例系数。在正弦激励下，即B=sin（2πft+θ）时：
经过仿真得到GMR传感器输出电压变化如图9所示，在缺陷的边缘部分，输出电压迅速变化，在远离缺陷区域，输出电压趋于平稳。因此当传感器以用平扫方式经过缺陷时，输出电压信号产生极性、相位、幅值的变化，为电涡流无损检测的应用研究提供了理论依据。
5 总结与展望
本文从电涡流检测原理出发，使用交流矩形线圈做激励，通过对麦克斯韦方程的解析，定量分析了缺陷周围电磁场的变化，定性得到电磁场变化对GMR传感器输出的影响，得出电涡流无损检测技术的理论可行性。使用Comsol软件对激励磁场、被测试件及缺陷信息分别建立模型，对缺陷周围电磁场及GMR传感器输出电压建模仿真，得出缺陷周围电磁场传感器输出明显变化，进一步验证了电涡流无损检测方法对于金属导体缺陷检测的可行性。
本文初步分析了缺陷周围电磁场变化理论，下一步应从实验角度设计电涡流无损检测装置，采集缺陷数据，并进行分析，定量研究缺陷附近电磁场变化。同时，本文只对缺陷周围电磁场进行分析，未涉及到缺陷的深度，在这方面应进一步深入研究。另外应深入分析缺陷数据，以求得到更多缺陷信息并定量分析。
参考文献
[1]林俊明.电磁（涡流）检测技术在中国[J].无损检测，2009（B12）：55-56.
[2]王自明.国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材， 编审委员会，无损检测综合知识[M].机械工业出版社，2005.
[3]林俊明.电磁无损检测技术的发展与新成果[J].工程与试验，2011， 51（1）：1-5+29.
[4]陈德智，赵玉清，盛剑霓，等.基于场量分析的涡流无损检测技术[J].无损检测，1999（6）：241-244.
[5]A. Jander， C. Smith， R. Schneider， Magneto resistive sensors for nondestructive evaluation in： Proceedings of the SPIE - The International Society for Optical Engineering， USA， 2005： 1-13.
巨磁电阻范文第4篇
关键词：纳米；磁性材料
中图分类号：TM273文献标识码：A文章编号：1672-3198（2007）10-0284-02
1引言
磁性材料一直是国民经济、国防工业的重要支柱与基础，广泛地应用于电信、自动控制、通讯、家用电器等领域，在微机、大型计算机中的应用具有重要地位。信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能方向进展，因而要求磁性材料向高性能、新功能方向发展。纳米磁性材料是指材料尺寸限度在纳米级，通常在1～100nm的准零维超细微粉，一维超薄膜或二维超细纤维（丝）或由它们组成的固态或液态磁性材料。当传统固体材料经过科技手段被细化到纳米级时，其表面和量子隧道等效应引发的结构和能态的变化，产生了许多独特的光、电、磁、力学等物理化学特能，有着极高的活性，潜在极大的原能能量，这就是“量变到质变”。纳米磁性材料的特殊磁性能主要有：量子尺寸效应、超顺磁性、宏观量子隧道效应、磁有序颗粒的小尺寸效应、特异的表观磁性等。
2纳米磁性材料的研究概况
纳米磁性材料根据其结构特征可以分为纳米颗粒型、纳米微晶型和磁微电子结构材料三大类。
2.1纳米颗粒型
磁存储介质材料：近年来随着信息量飞速增加，要求记录介质材料高性能化，特别是记录高密度化。高记录密度的记录介质材料与超微粒有密切的关系。若以超微粒作记录单元，可使记录密度大大提高。纳米磁性微粒由于尺寸小，具有单磁畴结构，矫顽力很高的特性，用它制作磁记录材料可以提高信噪比，改善图像质量。
纳米磁记录介质：如合金磁粉的尺寸在80nm，钡铁氧体磁粉的尺寸在40nm，今后进一步提高密度向“量子磁盘”化发展，利用磁纳米线的存储特性，记录密度达400Gbit/in2，相当于每平方英寸可存储20万部红楼梦小说。
磁性液体：它是由超顺磁性的纳米微粒包覆了表面活性剂，然后弥漫在基液中而构成。利用磁性液体可以被磁场控制的特性，用环状永磁体在旋转轴密封部件产生一环状的磁场分布，从而可将磁性液体约束在磁场之中而形成磁性液体的“O”形环，且没有磨损，可以做到长寿命的动态密封。这也是磁性液体较早、较广泛的应用之一。此外，在电子计算机中为防止尘埃进入硬盘中损坏磁头与磁盘，在转轴处也已普遍采用磁性液体的防尘密封。磁性液体还有其他许多用途，如仪器仪表中的阻尼器、无声快速的磁印刷、磁性液体发电机、医疗中的造影剂等等。
纳米磁性药物：磁性治疗技术在国内外的研究领域在拓宽，如治疗癌症，用纳米的金属性磁粉液体注射进人体病变的部位，并用磁体固定在病灶的细胞附近，再用微波辐射金属加热法升到一定的温度，能有效地杀死癌细胞。另外，还可以用磁粉包裹药物，用磁体固定在病灶附近，这样能加强药物治疗作用。
电波吸收（隐身）材料：纳米粒子对红外和电磁波有吸收隐身作用。由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少波的反射率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的作用；另一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3-4个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，起到了隐身作用。
2.2纳米微晶型
纳米微晶稀土永磁材料：稀土钕铁硼磁体的发展突飞猛进，磁体磁性能也在不断提高，目前烧结钕铁硼磁体的磁能积达到50MGOe，接近理论值64MGOe，并已进入规模生产。为进一步改善磁性能，目前已经用速凝薄片合金的生产工艺，一般的快淬磁粉晶粒尺寸为20-50nm，如作为粘结钕铁硼永磁原材料的快淬磁粉。为克服钕铁硼磁体低的居里温度，易氧化和比铁氧体高的成本价格等缺点，目前正在探索新型的稀土永磁材料，如钐铁氮、钕铁氮等化合物。另一方面，开发研制复合稀土永磁材料，将软磁相与永磁相在纳米尺寸内进行复合，就可获得高饱和磁化强度和高矫顽力的新型永磁材料。
纳米微晶稀土软磁材料：在1988年，首先发现在铁基非晶的基体中加入少量的铜和稀土，经适当温度晶化退火后，获得一种性能优异的具有超细晶粒（直径约10nm）软磁合金，后被称为纳米晶软磁合金。纳米晶磁性材料可开发成各种各样的磁性器，应用于电力电子技术领域，用作电流互感器、开关电源变压器、滤波器、漏电保护器、互感器及传感器等，可取得令人满意的经济效益。
2.3磁微电子结构材料
巨磁电阻材料：将纳米晶的金属软磁颗粒弥散镶嵌在高电阻非磁性材料中，构成两相组织的纳米颗粒薄膜，这种薄膜最大特点是电阻率高，称为巨磁电阻效应材料，在100MHz以上的超高频段显示出优良的软磁特性。由于巨磁电阻效应大，可便器件小型化、廉价，可作成各种传感器件，例如，测量位移、角度，数控机床、汽车测速，旋转编码器，微弱磁场探测器（SQUIDS）等
磁性薄膜变压器：个人电脑和手机的小型化，必须采用高频开关电源，并且工作频率越来越高，逐步提高到1～2MHz或更高。要想使高频开关电源进一步向轻薄小方向发展，立体的三维结构铁芯已经不能满足要求，只有向低维的平面结构发展，才能使高度更薄、长度更短、体积更小。对于10～25W小功率开关电源，将采用印刷铁芯和磁性薄膜铁芯。几个微米厚的磁性薄膜，基本上不成形三维立体结构，而是二维平面结构，其物理特性也与原来的立体结构不同，可以获得前所未有的高性能和综合性能。
磁光存储器：当前只读和一次刻录式的光盘已经广泛应用，但是可重复写、擦的光盘还没有产业化生产。最具有发展前途的是磁性材料介质的磁光存储器，其可以像磁盘一样反复多次地重复记录。目前大量使用的软磁盘，由于材料介质和记录磁头的局限性，其存储密度已经达到极限；另外其已经不能满足信息技术的发展要求，无法在一张盘上存储更多的图象和数据。采用磁光盘存储，就能在一张盘上记录数千兆字节到数十千兆字节的容量，并且能反复地擦写使用。
3展望
纳米技术是本世纪前20年的主导技术,纳米材料是纳米技术的核心,是21世纪最有前途的材料,也是纳米技术的应用基础之一。纳米科技的发展给传统磁性产业带来了跨越式发展的重大机遇和挑战,纳米级磁性材料的开发和研究是磁性材料发展的一个必然方向,但同时也应重视用纳米技术改造传统产业和对现有材料进行纳米改性方面的研究,以全面提高企业的技术水平和竞争能力,在世界民族之林树立中华民族的大旗。
参考文献
［1］王瑞金.磁流体技术的应用与发展［J］.新技术新工艺,2001,(10):15-18.
［2］许改霞，王平，李蓉等.纳米传感技术及其在生物医学中的应用［J］.国外医学生物工程分册，2002，25（2）：49-54.
巨磁电阻范文第5篇
关键词：石油 物探 技术 发展
一、引言
地球物理勘探产生于二十世纪二十年代初，法国Corad和Marcei Schlumberger首创电法勘探技术，地震勘探方法最早的折射波法（1919～1921年），二十世纪三十年代美国地球物理工作者第一次用地震反射资料绘制出得克萨斯Ltberty地区盐丘图。随后十年重力、磁法、电磁波法、测井以及海洋物探也得到了发展。为适应第二次世界大战的紧急需要，众多物探方法用于探查矿产、潜水艇和火力阵地。其后物探基础理论，电子学、计算机和信息处理等学科飞速发展，给物探技术发展提供了强有力技术支持。我国物探技术是从1939年开始的，当时，物探老前辈翁文波先生从英国伦敦大学获得哲学博士学位回国后，在原中央大学物理系开设地球物理课程，培养物探人才。1940年用自制的双磁针不稳定式磁力仪在天门油矿和四川沟气矿进行了重力试验。建国后，1951年石油部门成立我国第一个地震队。煤炭部门于1954年8月组建煤炭系统第一个电法队（地面电法队）开始煤田测井，随后1955年在河北唐山开滦煤矿建立第一个地震队，五十年来全国地震队伍已发展到几十个，特别是80年代以来，由于数字地震仪的引进，道数不断扩展，多次覆盖、高分辨率地震和三维地震勘探的普及、资料处理和人机联作解释系统的发展，使煤炭物探技术在煤田勘探和煤矿生产中发挥着愈来愈重要的作用。矿井物探研究和应用始于二十世纪六十年代，四十年来，各产煤国家根据自身地质特点发展了不同物探方法。我国矿井物探起步较晚，近三十年来，矿井物探得到迅速发展，取得了显著的地质效果，但总体来看，我国矿井物探技术尤其是物探设备方面与世界先进水平还有一定差距。
二、石油物理勘探技术
1.电法勘探
电法勘探历史久远。20世纪20年代，法国科学家什柳姆别尔热等创立和发展了电法勘探的理论。1924年，在原苏联著名地球物理学家彼德罗夫斯基领导下，组成了世界上的第一个电法勘探队，并开展了多种电法方法的试验和研究，他们为推动电法勘探做出了重要贡献。电法勘探是一个大家庭，根据供电电流的性质可分为直流电法和交流电法两类。如果将电法勘探比作一棵大树，可谓枝繁叶茂。直流电阻率法是电法勘探家族中的重要成员，在20世纪40年代就广泛应用于金属和油气勘探。还有一类方法叫交流电法，它们可利用天然的或人工产生的交变电磁场作为场源研究交变电磁场的分布规律和时间的变化关系，并可用来解决地质问题和寻找矿床。
研究表明，地球是一个导电体，各岩层的电性（电阻率、极化率等）存在着差异，沉积岩的电阻率一般较低，变质岩和火成岩的电阻率较高，通过电法能较容易地确定沉积盆地范围、沉积岩厚度及其起伏形态。砂岩是很好的储层，当电阻率很高的石油侵入后，就会形成高阻层或高阻异常体，这就为寻找油气提供了电性异常以及有关的地质信息。中国大多数沉积盆地都开展过电法勘探工作，应用电法勘探结果不仅可以对盆地进行构造研究，也可以圈定油气有利富集区，为油气勘探作出积极贡献。随着电法勘探方法的更新、仪器精度的提高和计算机技术的进步，电法勘探能解决的地质问题越来越多，已成为探测油气不可缺少的手段。
2.反射波法勘探
日常生活中大家可能都有同样的感受：小时候在湖边玩耍时，将一粒石子投入湖中，平静的湖面在激起浪花的同时，还会产生向四周传播的波纹。水波传到对岸或遇到障碍物时，又会掉转头来反向传播。又如站在山前喊话，顷刻间会听到山那边传过来自己的声音。以上的现象是因为水波和声波在传播时遇到障碍物会发生反射的缘故。与此相似，如果我们在离震源较近的若干接收点（1，2……，N）上布置检波器，就可以测出地震波从震源出发向地下传播遇到不同地层界面（Ⅰ、Ⅱ……）时反射回来的地震波及其依次回到地面各检波点的传输时间t1，t2……（t1，t2称为旅行时），旅行时的不同代表了浅、中、深地层在地下的埋藏深度的不同，运用这些微小差异就能直观地反映出地层的起伏变化。这就是反射波法地震勘探所依据的原理。
三、我国综合物探技术发展方向
面向高精度，三维重磁电勘探技术将成为主流。重磁电三维直到最近才明确提出，但已经成为重磁电技术发展的一个方向；对于重磁勘探，则以高密度高精度数据采集和三维反演为特征，而电磁勘探则以小面元采集方法、多场源激发和三维正反演为特征。
面向综合，多种物探方法联合勘探。多方法联合勘探是解决复杂地质问题最有效的手段，已经成为国际大油公司的共识，是目前油气地球物理勘探方法发展的一个重要方向。地震方法的短处有时正好是重磁电的长处，多方法联合勘探综合解释可以发挥不同物探技术间的互补优势。
面向开发，向油气目标检测及开发领域发展。高精度重磁电勘探技术正在向油气检测和开发监测发展；海洋可控源电磁勘探已经被西方油公司列入海洋勘探程序，推动了海洋电磁研究与应用；人工源时频电磁技术检测目标含油气概率也得到国际大油公司的青睐，井间电磁和地井电磁等方法应用于油田开发寻找剩余油气和监测开发过程。
巨磁电阻范文第6篇
自70年代纳米颗粒材料问世以来，80年代中期在实验室合成了纳米块体材料，至今已有20多年的历史，但真正成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点是在80年代中期以后。从研究的内涵和特点大致可划分为三个阶段。
第一阶段（1990年以前）主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体（包括薄膜），研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在80年代末期一度形成热潮。研究的对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。
第二阶段（1994年前）人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米微粒复合，纳米微粒与常规块体复合及发展复合材料的合成及物性的探索一度成为纳米材料研究的主导方向。
第三阶段（从1994年到现在）纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注，正在成为纳米材料研究的新的热点。国际上，把这类材料称为纳米组装材料体系或者称为纳米尺度的图案材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝和管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系，基保包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。纳米颗粒、丝、管可以是有序或无序地排列。
如果说第一阶段和第二阶段的研究在某种程度上带有一定的随机性，那么这一阶段研究的特点更强调人们的意愿设计、组装、创造新的体系，更有目的地使该体系具有人们所希望的特性。著名诺贝尔奖金获得者，美国物理学家费曼曾预言“如果有一天人们能按照自己的意愿排列原子和分子…，那将创造什么样的奇迹”。就像目前用STM操纵原子一样，人工地把纳米微粒整齐排列就是实现费曼预言，创造新奇迹的起点。美国加利福尼亚大学洛伦兹伯克力国家实验室的科学家在《自然》杂志上，指出纳米尺度的图案材料是现代材料化学和物理学的重要前沿课题。可见，纳米结构的组装体系很可能成为纳米材料研究的前沿主导方向。
二、纳米材料研究的特点
1、纳米材料研究的内涵不断扩大
第一阶段主要集中在纳米颗粒（纳米晶、纳米相、纳米非晶等）以及由它们组成的薄膜与块体，到第三阶段纳米材料研究对象又涉及到纳米丝、纳米管、微孔和介孔材料（包括凝胶和气凝胶），例如气凝胶孔隙率高于90％，孔径大小为纳米级，这就导致孔隙间的材料实际上是纳米尺度的微粒或丝，这种纳米结构为嵌镶、组装纳米微粒提供一个三维空间。纳米管的出现，丰富了纳米材料研究的内涵，为合成组装纳米材料提供了新的机遇。
2．纳米材料的概念不断拓宽
1994年以前，纳米结构材料仅仅包括纳米微粒及其形成的纳米块体、纳米薄膜，现在纳米结构的材料的含意还包括纳米组装体系，该体系除了包含纳米微粒实体的组元，还包括支撑它们的具有纳米尺度的空间的基体，因此，纳米结构材料内涵变得丰富多彩。
3．纳米材料的应用成为人们关注的热点
经过第一阶段和第二阶段研究，人们已经发现纳米材料所具备的不同于常规材料的新特性，对传统工业和常规产品会产生重要的影响。日本、美国和西欧都相继把实验室的成果转化为规模生产，据不完全统计，国际上已有20多个纳米材料公司经营粉体生产线，其中陶瓷纳米粉体对常规陶瓷和高技术陶瓷的改性、纳米功能涂层的制备技术和涂层工艺、纳米添加功能油漆涂料的研究、纳米添加塑料改性以及纳米材料在环保、能源、医药等领域的应用，磨料、釉料以及纸张和纤维填料的纳米化研究也相继展开。纳米材料及其相关的产品从1994年开始已陆续进入市场，所创造的经济效益以20％速度增长。
三、纳米材料的发展趋势
1．加强控制工程的研究
在纳米材料制备科学和技术研究方面一个重要的趋势是加强控制工程的研究，这包括颗粒尺寸、形状、表面、微结构的控制。由于纳米颗粒的小尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应都同时在起作用，它们对材料某一种性能的贡献大小、强弱往往很难区分，是有利的作用，还是不利的作用更难以判断，这不但给某一现象的解释带来困难，同时也给设计新型纳米结构带来很大的困难。如何控制这些效应对纳米材料性能的影响，如何控制一种效应的影响而引出另一种效应的影响，这都是控制工程研究亟待解决的问题。国际上近一两年来，纳米材料控制工程的研究主要有以下几个方面：一是纳米颗粒的表面改性，通过纳米微粒的表面做异性物质和表面的修饰可以改变表面带电状态、表面结构和粗糙度；二是通过纳米微粒在多孔基体中的分布状态（连续分布还是孤立分布）来控制量子尺寸效应和渗流效应；三是通过设计纳米丝、管等的阵列体系（包括有序阵列和无序阵列）来获得所需要的特性。
2．近年来引人注目的几具新动向
（1）纳米组装体系蓝绿光的研究出现新的苗头。日本Nippon钢铁公司闪电化学阳极腐蚀方法获得6H多孔碳化硅，发现了蓝绿光发光强度比6H碳化硅晶体高100倍：多孔硅在制备过程中经紫外辐照或氧化也发蓝绿光；含有Dy和Al的SiO2气凝胶在390nm波长光激发下发射极强的蓝绿光，比多孔Si的最强红光还高出1倍多，250nm波长光激发出极强的蓝光。
（2）巨电导的发现。美国霍普金斯大学的科学家在SiO2一Au的颗粒膜上观察到极强的高电导现象，当金颗粒的体积百分比达到某临界值时，电导增加了14个数量级；纳米氧化镁铟薄膜经氢离子注入后，电导增加8个数量级；
巨磁电阻范文第7篇
一、 单项选择题
1. 关于物理学的研究方法，下列说法正确的是（ ）
A. 把带电体看成点电荷运用了理想化模型的方法
B. 力的平行四边形定则的探究实验中运用了控制变量的方法
C. 伽利略在研究自由落体运动时运用了理想实验的方法
D. 法拉第在发现电磁感应现象的实验中运用了等效替代的方法
2. 如图所示是一个单边斜拉桥模型，均匀桥板重为G，可绕通过O点的水平固定轴转动. 7根与桥面均成30°角的平行钢索拉住桥面，其中正中间的一根钢索系于桥的重心位置，其余成等距离分布在它的两侧. 若每根钢索所受拉力大小相等，则该拉力大小为
（ ）
A. G B. G
C. G D. G
3. 如图所示，一直角槽（两槽面间夹角为90°）对水平面的倾角θ=30°. 一个横截面为正方形的物块，两相邻表面与两槽面接触，且恰好能沿此槽匀速下滑，物块与两槽面间动摩擦因数相同，两槽面关于槽的底线对称，则动摩擦因数μ值为（ ）
A. B.
C. D.
4. 人用绳子通过动滑轮拉物体A，A穿在光滑的竖直杆上，当以速度v0匀速地拉绳使物体A到达如图所示位置时，绳与竖直杆的夹角为θ，则A物体的实际运动速度是（ ）
A. v0 sin θ B.
C. v0cos θ D.
5. 驾驶员看见过马路的人，从决定停车，直至右脚刚刚踩在制动器踏板上经过的时间，叫反应时间；在反应时间内，汽车按一定速度行驶的距离称为反应距离，从踩紧踏板到车停下的这段距离称为刹车距离，司机从发现情况到汽车完全停下来，汽车所通过的距离叫做停车距离，如图所示，根据图中内容，下列说法中正确的有（ ）
A. 从司机决定停车到汽车静止的整个过程中，汽车先做匀加速运动，后做匀减速运动
B. 停车距离与超载有关，所载货物越重停车距离越大
C. 根据图中信息可以求出反应时间
D. 根据图中信息可以求出制动力
6. 将一小球从高处水平抛出，最初2 s内小球动能Ek随时间t变化的图像如图所示，不计空气阻力，取g=10 m/s2. 根据图象信息，不能确定的物理量是（ ）
A. 小球的质量
B. 小球的初速度
C. 最初2 s内重力对小球做功的平均功率
D. 小球抛出时的高度
7. 半径为R的圆环轨道与高为2R，截面圆半径为R的圆柱体内切，O、a为其两切点，O为底面圆圆心，在圆轨道上有b点，圆柱体上有c点，a、b、c与O点间均有光滑直杆轨道，杆上穿有小球（视为质点）1、2、3，Oa、Oc与水平面夹角分别为45°和60°，同时释放小球，则它们各自从a、b、c运动到O点，则（ ）
A. 2小球先到达
B. 1、2、3小球同时到达
C. 1、3小球最先且同时到达
D. 1、2小球最先且同时到达
8. 如图所示，汽车通过轻质光滑的定滑轮，将一个质量为m的物体从井中拉出，绳与汽车连接点距滑轮顶点高h，开始时物体静止，滑轮两侧的绳都竖直绷紧，汽车以v向右匀速运动，运动到跟汽车连接的细绳与水平夹角为30°，则（ ）
A. 从开始到绳与水平夹角为30°时，拉力做功mgh
B. 从开始到绳与水平夹角为30°时，拉力做功mgh+ mv2
C. 在绳与水平夹角为30°时，拉力功率为mgv
D. 在绳与水平夹角为30°时，拉力功率小于 mgv
9. 一物体做匀加速直线运动，通过一段位移Δx所用的时间为t1，紧接着通过下一段位移Δx所用时间为t2. 则物体运动的加速度为（ ）
A. B.
C. D.
10. “重力勘探”是应用地球表面某处重力加速度的异常来寻找矿床的一种技术. 如图所示，若在地球表面A处正下方有一均匀分布且半径为R的球形矿床，球心与A相距r. 矿床的密度为nρ（n＞1，ρ为地球的平均密度），万有引力常量为G. 则仅由于该矿床的存在，A处的重力加速度的变化量为
（ ）
A. Δg=
B. Δg=
C. Δg=
D. Δg=
11. 在水平路面上做匀速直线运动的小车上有一固定的竖直杆，其上的三个水平支架上有三个完全相同的小球A、B、C，它们离地的高度分别为3h、2h和h，当小车遇到障碍物P时，立即停下来，三个小球同时从支架上水平抛出，先后落到水平路面上，如图所示. 则下列说法正确的是（ ）
A. 三个小球落地时间差与车速有关
B. 三个小球落地点的间隔距离L1=L2
C. 三个小球落地点的间隔距离L1＜L2
D. 三个小球落地点的间隔距离L1＞L2
12. 美国宇航局在2011年12月5日宣布，他们在太阳系外发现了一颗类似地球的、可适合人类居住的行星――“开普勒-22b”，该行星环绕一颗类似于太阳的恒星运动的周期为290天，它距离地球约600光年，体积是地球的2.4倍. 已知万有引力常量和地球表面的重力加速度，假定该行星环绕这颗类似于太阳的恒星运动的轨迹为圆轨道，根据以上信息，下列推理中正确的是（ ）
A. 若已知该行星的轨道半径，可求出该行星所受的万有引力
B. 若已知该行星的轨道半径，可求出类似于太阳的恒星的密度
C. 若该行星的密度与地球的密度相等，可求出该行星表面的重力加速度
D. 根据地球的公转周期与轨道半径，可求出该行星的轨道半径
13. 假设空间某一静电场的电势φ随距离x变化的关系图象如图所示，根据图中信息可以确定下列说法中正确的是（ ）
A. 空间各点场强的方向均与x轴垂直
B. 电荷沿x轴从O移到x1的过程中，一定不受电场力的作用
C. 正电荷沿x轴从x2移到x3的过程中，电场力做正功，电势能减小
D. 负电荷沿x轴从x4移到x5的过程中，电场力做负功，电势能增加
14. 如图，在x轴上的O、M两点固定着两个电荷量分别为q1和q2的点电荷，两电荷连线上各点电势φ随x的变化关系如图所示，其中A、B两点的电势均为零，BD段中的C点离x轴最远，则（ ）
A. q1为负电荷、q2为正电荷
B. BD段中C点场强最大且沿x轴正方向
C. A点场强小于C点场强
D. 将一负点电荷从B点移到D点，电场力先做正功后做负功
15. 在粒子加速领域中有开创贡献的物理学家谢家麟获得2011年度国家最高科学技术奖，该奖项被誉为是“中国的诺贝尔奖”. 谢家麟在上世纪80年代参与了北京正负电子对撞机的研究. 环型对撞机是研究高能粒子的重要装置，比荷相等的正、负离子由静止开始经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向同时射入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B. 正、负离子在环状空腔内只受洛仑兹力作用而沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，然后在碰撞区迎面相撞，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（ ）
A. 所加的匀强磁场的方向应垂直圆环平面向外
B. 若加速电压一定，离子的比荷 越大，磁感应强度B越小
C. 磁感应强度B―定时，比荷 相同的离子加速后，质量大的离子动能小
D. 对于给定的正、负离子，加速电压U越大，离子在环状空腔磁场中的运动时间越长
16. 如图所示，质量为m、电荷量为e的质子以某一初速度从坐标原点O沿x轴正方向进入场区，若场区仅存在平行于y轴向上的匀强电场时，质子通过P（d，d）点时的动能为5Ek；若场区仅存在垂直于xOy平面的匀强磁场时，质子也能通过P点. 不计质子的重力. 设上述匀强电场的电场强度大小为E、匀强磁场的磁感应强度大小为B，则下列选项中正确的是（ ）
A. E= B. E=
C. B= D. B=
17. 如图所示，在一个匀强电场中有一个三角形ABC，其中AC的中点为M，BC的中点为N. 将一个带正电的粒子从A点移动到B点，电场力做功为WAB=8.0×10-9 J. 则以下分析正确的是（ ）
A. 若将该粒子从M点移动到N点，电场力做功为WMN=2.0×10-9 J
B. 若将该粒子从M点移动到N点，电场力做功WMN有可能大于4.0×10-9 J
C. 若A、B之间的距离为2 cm，粒子的电量为2×10-7 C，该电场的场强一定是E=2 V/m
D. 若粒子的电量为2×10-9 C，则A、B之间的电势差为4 V
18. 如图所示，一半径为R的均匀带正电圆环水平放置，环心为O点，质量为m的带正电的小球从O点正上方高h的A点静止释放，并穿过带电环，关于小球从A到A关于O的对称点A′过程中加速度（a）、重力势能（EpG）、机械能（E）、电势能（Ep电）随位置变化的图象一定错误的是（取O点为坐标原点且重力势能为零，向下为正方向，无限远处电势为零）（ ）
19. 如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距离为d，极板面积为S，这两个电极与可变电阻R相连. 在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B. 发电导管内有电阻率为ρ的高温电离气体，气体以速度v向右流动，并通过专用管道导出. 由于运动的电离气体受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势（设电阻定律适用于此物理过程）. 不计离子间相互作用及气体流动时的阻力，则可变电阻R消耗电功率的最大值为（ ）
A. B.
C. D.
20. 如图所示，竖直放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与弹性环轴线重合，现将弹性圆环均匀向外扩大，下列说法中正确的是（ ）
A. 穿过弹性圆环的磁通量增大
B. 从上往下看，弹性圆环中有顺时针方向的感应电流
C. 弹性圆环中无感应电流
D. 弹性圆环受到的安培力方向沿半径向外
二、 不定项选择题
21. 质量为m的小球由轻绳a、b分别系于一轻质木架上的A和C点，绳长分别为la、lb. 如图所示，当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a在竖直方向，绳b在水平方向，当小球运动到图示位置时，绳b被烧断的同时轻杆停止转动，则（ ）
A. 小球仍在水平面内做匀速圆周运动
B. 在绳b被烧断瞬间，a绳中张力突然增大
C. 若角速度ω较小，小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动
D. 绳b未被烧断时，绳a的拉力大于mg，绳b的拉力为mω2lb
22. 如图所示，质量为M、长为L的木板置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块放置在木板左端，滑块与木板间滑动摩擦力大小为f，用水平的恒定拉力F作用于滑块. 当滑块运动到木板右端时，木板在地面上移动的距离为s，滑块速度为v1，木板速度为v2，下列结论中正确的是（ ）
A. 上述过程中，F做功大小为 mv21+ Mv22
B. 其他条件不变的情况下，M越大，s越小
C. 其他条件不变的情况下，F越大，滑块到达右端所用时间越长
D. 其他条件不变的情况下，f越大，滑块与木板间产生的热量越多
23. 两个物体A、B的质量分别为m1和m2，并排静止在水平地面上，如图（甲）所示，用同向水平拉力F1、F2分别作用于物体A和B上，作用一段时间后撤去，两物体各自滑行一段距离后停止. 两物体运动的速度-时间图象分别如图（乙）中图线a、b所示. 已知拉力F1、F2分别撤去后，物体减速运动过程的速度-时间图线彼此平行（相关数据已在图中标出）. 由图中信息可以得出（ ）
A. A、B两物体与地面的动摩擦因数相同
B. 若m1=m2，则力F1对物体A所做的功较多
C. 若m1=m2，则力F1对物体A所做的功较少
D. 若m1=m2，则力F1的最大瞬时功率一定是力F2的最大瞬时功率的2倍
24. 某同学在学习中记录了一些与地球、月球有关的数据资料如下表所示，利用这些数据来计算地球表面与月球表面之间的距离s，则下列运算公式中正确的是（ ）
A. c・ B. -R-r
C. -R-r D. -R-r
25. 2011年11月3日，神舟八号与天宫一号完美“牵手”，成功实现交会对接. 交会对接飞行过程分为“远距离导引”、“自主控制”、“对接”、“组合体飞行”和“分离撤离”等阶段，图示为“远距离导引”阶段. 对接任务完成后，神舟八号飞船返回位于苏尼特右旗以西阿木古朗草原的主着陆场. 则下列说法正确的是（ ）
A. 在远距离导引阶段，神舟八号向前喷气
B. 在远距离导引阶段，神舟八号向后喷气
C. 在组合体飞行阶段，神舟八号与天宫一号绕地球做匀速圆周运动的速度小于7.9 km/h
D. 分离后，天宫一号变轨升高至飞行轨道运行时，其动能比在交会对接轨道时大
26. 如图所示，质量为m、半径为R的圆形光滑绝缘轨道放在水平地面上固定的M、N两竖直墙壁间，圆形轨道与墙壁间摩擦忽略不计，在轨道所在平面加一竖直向上的场强为E的匀强电场. P、Q两点分别为轨道的最低点和最高点，在P点有一质量为m、电量为q的带正电的小球，现给小球一初速度v0，使小球在竖直平面内做圆周运动，不计空气阻力，重力加速度为g，则有关下列说法正确的是（ ）
A. 小球通过P点时对轨道一定有压力
B. 小球通过P点时的速率一定大于通过Q点时的速率
C. 从P到Q点的过程中，小球的机械能一定增加
D. 若mg＞qE，要使小球能通过Q点且保证圆形轨道不脱离地面，速度v0应满足的关系是： ≤v0＜
27. 如图，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为m的带正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力F将小球向下压至某位置静止. 现撤去F，使小球沿竖直方向运动，在小球由静止到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2，小球离开弹簧时的速度为v，不计空气阻力，则上述过程中（ ）
A. 小球的重力势能增加-W1
B. 小球的电势能减少W2
C. 小球的机械能增加W1+ mv2
D. 小球与弹簧组成的系统机械能守恒
28. 如图所示，光滑曲线导轨足够长，固定在绝缘斜面上，匀强磁场B垂直斜面向上. 一导体棒从某处以初速度v0沿导轨面向上滑出，最后又向下滑回到原处. 导轨底端接有电阻R，其余电阻不计. 下列说法正确的是（ ）
A. 滑回到原处的速率小于初速度大小v0
B. 上滑所用的时间等于下滑所用的时间
C. 上滑过程与下滑过程中通过电阻R的电量大小相等
D. 上滑过程通过某位置的加速度大小等于下滑过程中通过该位置的加速度大小
29. 如图，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中. 一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态. 一质量为m、带电量为q（q＞0）的滑块从距离弹簧上端为s0处由静止释放，滑块在运动过程中电量保持不变，设滑块与弹簧接触后粘在一起不分离且没有机械能损失，物体刚好返回到s0段中点，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g. 则（ ）
A. 滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间为t1=
B. 滑块运动过程中的最大动能等于（mgsin θ+qE）［（mgsinθ/k）+s0］
C. 弹簧的最大弹性势能为（mgsin θ+qE）・［2（mgsin θ+qE）/k+3s0/2］
D. 运动过程中物体的机械能和电势能的总和始终不变
30. 教室两个门都安装有锁，早晨到校时，只要打开其中一扇门，同学们就可以进教室. 这里的“打开两扇门”和“同学进教室”之间体现了某种逻辑关系，下列门电路中也具有这种逻辑关系的是（ ）
31. 图甲是某小型家用电器电源部分的主要工作电路图，工作时Ⅰ部分变压器原线圈A、B两端与输出电压为220 V的交流电源相连接，通过电路元件的工作，最后在Ⅲ部分E、F两端输出6.0 V的直流电. 当A、B两端输入如图乙所示的交变电压时，在Ⅱ部分的M、N两端输出的电压如图丙所示. Ⅲ部分中的自感线圈L的直流电阻可忽略不计，关于该电路元件及其工作过程，下列说法中正确的是（ ）
A. Ⅰ部分的变压器是降压变压器
B. Ⅱ部分的M、N端输出电压的有效值为 U0
C. Ⅲ部分的电容器C的作用是阻碍交流成分，导通直流成分
D. Ⅲ部分的自感线圈L的作用是阻碍直流成分，导通交流成分
32. 如图所示，真空中有一匀强电场和水平面成一定角度斜向上，一个电荷量为Q=-5×10-6 C的点电荷固定于电场中的O处，在a处有一个质量为m=9×10-3 kg、电荷量为q=2×10-8 C的点电荷恰能处于静止，a与O在同一水平面上，且相距为r=0.1 m. 现用绝缘工具将q移到与a在同一竖直平面上的b点，Oa=Ob且相互垂直，在此过程中外力做功至少为
（ ）
A. 1.8×10-2 J B. 9（ +1）×10-3 J
C. 9 ×10-3 J D. 9×10-3 J
33. 如图甲所示，竖直放置的无限长直导线的右侧固定一小圆环，直导线与小圆环在同一平面内，导线中通入如图乙所示电流，（规定电流方向向上为正）下列说法正确的是（ ）
A. 当0＜t＜T/4时，环中电流沿逆时针方向
B. 当T/4＜t＜T/2时，环中电流越来越大
C. 当T/2＜t＜3T/4时，环中电流沿顺时针方向
D. 当3T/4＜t＜T时，环有收缩的趋势
34. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图（a）所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球. 小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图（b）所示，下列判断正确的是（ ）
A. 从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
B. 从t1到t2时间内，小车做变加速直线运动
C. 从t2到t3时间内，小车做变加速直线运动
D. 从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
35. 半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图（a）所示. 有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图（b）所示. 在t=0时刻平板之间中心有一重力不计、电荷量为q的静止微粒，则以下说法正确的是（ ）
A. 第2秒内上极板为正极
B. 第3秒内上极板为负极
C. 第2秒末微粒回到了原来位置
D. 第3秒末两极板之间的电场强度大小为0.2πr2/d
36. 如图所示，LOM为一45°角折线，折线内有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一边长为l的正方形导线框沿垂直于OM的方向以速度v做匀速直线运动，在t=0时刻恰好位于图中所示位置. 以逆时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流-时间（I-t）关系的是（时间以 为单位）（ ）
37. 如右图所示，在边长为a的正方形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，其方向垂直纸面向外，一个边长也为a的正方形导线框架EFGH正好与上述磁场区域的边界重合，现使导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动，经过 导线框转到图中虚线位置，已知导线框的总电阻为R，则在这 时间内
（ ）
A. 因不知是顺时针转动还是逆时针转动，所以不能判断导线框中的感应电流方向
B. 导线框中感应电流方向为EFGHE
C. 通过导线框中任一截面的电量为
D. 平均感应电动势大小等于
38. 如图所示，相距为L的光滑平行金属导轨ab、cd放置在水平桌面上，阻值为R的电阻与导轨的两端a、c相连. 滑杆MN质量为m，垂直于导轨并可在导轨上自由滑动，不计导轨、滑杆以及导线的电阻. 整个装置放于竖直方向的范围足够大的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B. 滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与另一质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态. 现将物块由静止释放，当物块达到最大速度时，物块的下落高度h= ，用g表示重力加速度，则在物块由静止开始下落至速度最大的过程中（ ）
A. 物块达到的最大速度是
B. 通过电阻R的电荷量是
C. 电阻R放出的热量为
D. 滑杆MN产生的最大感应电动势为
39. 在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小为B的匀强磁场，区域I的磁场方向垂直斜面向上，区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下，磁场的宽度均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，t1时ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区，此时线框恰好以速度v1做匀速直线运动；t2时ab边下滑到JP与MN的中间位置，此时线框又恰好以速度v2做匀速直线运动. 从ab边进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，线框的动能变化量大小为?驻Ek，重力对线框做功大小为W1，安培力对线框做功为W2，下列说法中正确的有（ ）
A. 在下滑过程中，由于重力做正功，所以v2＞v1
B. 从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，机械能守恒
C. 从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，有（W1+?驻Ek）机械能转化为电能
D. 从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，线框动能的变化量大小?驻Ek=W2-W1
40. 低碳、环保是未来汽车的发展方向. 某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的. 某次测试中，汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了汽车动能Ek与位移x的关系图象如图，其中①是关闭储能装置时的关系图线，②是开启储能装置时的关系图线. 已知汽车的质量为1 000 kg，设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计. 根据图象所给的信息可求出
（ ）
A. 汽车行驶过程中所受地面的阻力为1 000 N
B. 汽车的额定功率为80 kW
C. 汽车加速运动的时间为22.5 s
D. 汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为5×105 J
41. 巨磁电阻（GMR）电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应. 巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性. 如图所示检测电路，设输电线路电流为I（不是GMR中的电流），GMR为巨磁电阻，R1、R2为定值电阻，已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比，下列有关说法正确的是（ ）
A. 如果I增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数增大
B. 如果I增大，电流表A示数减小，电压表V1示数增大
C. 如果I减小，电压表V1示数增大，电压表V2示数增大
D. 如果I减小，电流表A示数减小，电压表V2示数减小
42. 某同学将一直流电源的总功率P1、输出功率P2和电源内部的发热功率P3随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如右图中的a、b、c所示. 则下列说法中正确的是（ ）
A. 图线b表示输出功率随电流I变化的关系
B. 图中a线最高点对应的功率为最大输出功率
C. 在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系P1＝P2＋P3
D. b、c线的交点M与a、b线的交点N的横坐标之比一定为1 ∶ 2，纵坐标之比一定为1 ∶ 4
43. 如图所示，导体棒ab两个端点分别接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c、d相接. c、d两个端点接在匝数比n1 ∶ n2=10 ∶ 1的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一个滑动变阻器，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为L（电阻不计），绕与ab平行的水平轴（也是两圆环的中心轴）OO′以角速度ω匀速转动. 如果变阻器的阻值为R时，通过电流表的读数为I，则（ ）
A. 变阻器上消耗的功率为P=10I2R
B. 变压器原线圈两端的电压U1=10IR
C. 取ab在环的最底端时t=0，则棒ab中感应电流的表达式是i= Isin ωt
D. ab沿环转动过程中受到的最大安培力F= BIL
44. 如图甲所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B. 一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域. 取沿abcda的感应电流为正，则图乙中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是（ ）
45. 如图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示. 由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为
（ ）
A. 3、5、4 B. 4、2、5
C. 5、3、2 D. 2、4、5
46. 如图所示，在匀强电场中，A、B、C、D、E、F六点构成一边长为a的正六边形，电场方向平行于纸面. 一电子e在外力作用下从A点移动到C点，克服电场力做功W，从C点移动到E点，其电势能减少W. 则关于该匀强电场场强E的大小和方向的判断，正确的是（ ）
A. E= ，方向由F指向C
B. E= ，方向由C指向F
C. E= ，方向由A指向E
D. E= ，方向由E指向A
47. 如图所示，圆弧虚线表示正点电荷电场的等势面，相邻两等势面间的电势差相等. 光滑绝缘直杆沿电场方向水平放置并固定不动，杆上套有一带正电的小滑块（可视为质点），滑块通过绝缘轻弹簧与固定点O相连，并以某一初速度从M点运动到N点，OM＜ON. 若滑块在M、N时弹簧的弹力大小相等，弹簧始终在弹性限度内，则（ ）
A. 滑块从M到N的过程中，速度可能一直增大
B. 滑块从位置1到2的过程中，电场力做的功比从位置3到4的小
C. 在M、N之间的范围内，可能存在滑块速度相同的两个位置
D. 在M、N之间的范围内，可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的两个位置
48. 有一个匀强磁场，它的边界是MN，在MN左侧是无场区，右侧是匀强磁场区域，如图甲所示. 现在有一个金属线框以恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的i－t图象如图乙所示. 则可能的线框是（ ）
A. B. C. D.
49. 如图所示，处于真空中的匀强电场与水平方向成15°角，AB直线与场强E互相垂直. 在A点，以大小为v0的初速度水平抛出一质量为m、带电荷量为+q的小球，经时间t，小球下落一段距离过C点（图中未画出）时其速度大小仍为v0，在小球由A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电场力对小球做功为零
B. 小球的电势能增加
C. 小球的机械能增加
D. C点可能位于AB直线的左方
50. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，导轨上放有一金属棒MN. 现从t=0时刻起，给棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I=kt，其中k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好. 下列关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图象中，可能正确的是（ ）
参考答案
一、 单项选择题
1. A 2. B 3. C 4. D
5. C 6. D 7. D 8. B
9. A 10. A 11. C 12. C
13. D 14. D 15. B 16. D
17. D 18. D 19. B 20. B
二、 不定项选择题
21. BC 22. BD 23. AD 24. ABD
25. BC 26. CD 27. AB 28. AC
29. AC 30. A 31. AB 32. D
33. ABC 34. BD 35. A 36. C
37. D 38. ABD 39. CD 40. BD
41. AD 42. CD 43. D 44. C
巨磁电阻范文第8篇
【关键词】固态制冷剂；MnCoGe合金；磁制冷
【Abstract】Magnetic refrigeration is a kind of green environmental protection， high efficiency and energy saving refrigeration technology. Thermal effects originating from giant crystal lattice volume changing of phase transition makes MnCoGe alloy become one of the strong competitors in the room temperature magnetic refrigerant. This paper focuses on the method of improving the magnetic properties of MnCoGe alloy， which provides reference for the practical application of industrial refrigeration.
【Key words】Solid state magnetic refrigerant； MnCoGe alloy； Magnetic refrigeration
0 前言
磁制冷技术具有绿色环保，高效节能的特点。由于磁制冷技术采用磁性材料，对周围环境没有污染。气体压缩制冷中使用的气体制冷剂会破坏大气臭氧层并引起温室效应。而且，在热效率方面，目前普遍使用的气体压缩制冷技术其卡诺循环效率最高仅为25%左右，磁制冷可以达到理想卡诺循环的60～70%。所以磁制冷技术具有绿色环保，高效节能的特点。对于当今社会，绿色高效的磁制冷技术有着十分广阔的应用前景。
1 固态磁工质简介
作为磁制冷技术的核心，固态制冷剂通常为具有一级或二级相变的合金。马氏体相变是固态相变中一种非常重要的非扩散型晶体结构相变，相变性质为一级。相变时，高温母相格点在原子尺度内发生无扩散位移型切变，因此又被称为位移型相变。值得注意的是，在相变过程中，体系内部并没有发生化学键的破坏，相变前后两相化学成分保持不变。而材料的晶体结构往往发生显著的改变。为了便于描述，马氏体相变中，通常人们称高温母相为奥氏体，低温产物为马氏体。这样，由奥氏体向马氏体转变的过程称为马氏体相变，反之，称为马氏体逆相变。在众多马氏相变材料中，最具代表性的就是前文提到的NiMn基哈斯勒型铁磁马氏体材料，其物性丰富，表现为磁场诱发应变，磁场驱动形状记忆效应，大磁电阻，大磁熵变，交换偏置等等。
与哈斯勒型合金的马氏相变类似，MM’X合金也呈现无扩散的马氏体相变特性。在1953年，Castelliz报道了一类具有Ni2In型六角结构的三元金属间化合物[1]，这些化合物三种组元按1：1：1配比，均含有3d过渡族磁性元素。这样，此种化合物做为一类新结构体系开始被人们关注，体系的成员逐步增加，故命名为MM’X合金。其中M和M’为过渡族元素Mn、Co、Fe、Ni等，X为Si、Ge、Sn等元素。与传统马氏体相变相同，MM’X合金发生相变时，也具有原子尺度上的切变，并伴随着母相对称性的降低和晶格体积的变化，同时也表现出一定的滞后行为，呈现一级相变特性。
MnCoGe合金是MM’X合金代表材料之一。该材料从高温冷却的过程中，晶格结构从高温的六角结构奥氏体母相转变成低温的正交结构的马氏体低温相。对于正分的样品，马氏体结构相变温度为420K，该温度随着组分的不同而变化。高温六角奥氏相和低温正交马氏相都具有铁磁特性，其分子饱和磁矩和居里温度分别是，2.76μB和 275K，4.13μB和345K，二者的磁相变均呈现二级相变的特性。此外，我们可以发现，MnCoGe合金的马氏结构相变温度和母相的居里温度存在着一定的差异，也就是说，该材料的磁相变和结构相变是分离的。所以正分的MnCoGe合金样品仅能在345K附近表现出传统的二级磁相变。所以，该材料在早期仅被当做一种研究磁性材料基本结构和磁性的对象。但是，伴随着哈斯勒合金的诞生，一系列铁磁形状记忆合金及磁热材料逐渐成为人们的研究热点。这样，这种母相具有六角结构的MnCoGe合金所扮演的角色才从基本的磁性材料转变成磁相变功能材料。
正如上文所述，由于马氏结构相变温度远离居里温度，伴随着结构相变的磁转变并不能够发生。如果采用合适的手段来调控结构相变温度，使之与母相的居里温度重合，即磁相变和结构相变耦合，那么MnCoGe合金就可以展现出铁磁-顺磁的马氏结构相变。如果这种相变可以被外界因素（例如，磁场、应力等）调控，那么磁结构耦合马氏相变可以产生形状记忆效应、磁电阻、大磁熵变等物理性质。而这些物性在磁性传感器、能量捕获装置以及磁制冷方面有着潜在的应用。
2 固态磁性制冷剂MnCoGe合金的研究进展
2006年，Song等人报道了MnFe1-xCoxGe系列合金的结构和磁性[2]。随着Co含量的增加，在室温下，合金由六角相逐渐转变成正交相。实际上，这种结构的变化蕴含着磁结构耦合的契机。不过，由于对该体系磁结构耦合的认识并不深入，所以，这种隐藏的信息并没有受到当时研究者的重视。2009年，Sandeman等人利用合金化的思想，对MnCoGe和MnCoSn的合金化熔炼，制备MnCoGe1-xSnx系列合金[3]。通过DSC测量清楚地观察到了磁相变和结构耦合的过程。MnCoGe基合金的巨磁热效应是由Trung等人在2010年首先报道的[4]。他们通过在MnCoGe合金中掺杂B原子，在适当的组分下，实现了巨磁热效应。与此同时，Liu等人在体系中引入Mn空位也成功地实现磁结构相变耦合，并发现了约100K的转变窗口[5]。在该转变窗口中，磁相变和结构相变可以发生耦合。除此之外，在相变过程中，MnCoGe合金的巨大晶格体积变化（约3～4%）也是十分吸引人的。在之后的研究中，研究者们也集中地研究了其他原子的引入对MnCoGe合金磁结构耦合的影响。V、Cu、Ti等原子分别引入体系用来替代磁性的Mn或者Co原子。结果发现，通过V、Cu、Ti非磁性原子对磁性原子的替代可以降低马氏结构相变温度，使其与居里温度重合，实现巨磁热效应。
如果说原子替代是引入化学压力的话，那么施加压力手段应该属于物理压力。所以，外界的压力能否调控相变也是成了人们关注的问题。Bruck等人进一步研究了压力对磁结构耦合体系的熵变的影响[6]。结果发现，马氏结构相变温度随着压力增大向低温移动。并且材料的磁热效应不会降低，实现了稳定的大熵变在宽温度区域内的调节。对于MnCoGe合金，物理压力展现了比化学压力更加优异的相变驱动能力。
3 总结
固态制冷剂MnCoGe合金在相变时的巨大晶格体积变化带来的热效应，使其成为室温磁致冷工质的有力竞争者之一。该材料的铁磁马氏结构相变表现出对温度、磁场和压力的响应。但是，MnCoGe合金做为一种磁材料，其潜在的磁响应机制仍然处（下转第120页）（上接第62页）于探索状态。所以，在合适的体系中，研究其磁相变耦合机制，巨磁热效应，甚至巨压热效应可为固态制冷技术提供参考。
【参考文献】
[1]L. Castelliz. Kristallstuktur von Mn5Ge3 und einiger ternarer Phasen mit zwei Ubergangselementen Monatshefte fur Chemie[Z]. 1953， 84： 765-776.
[2]S. Lin， O. Tegus， E. Bruck， W. Dagula， T. J. Gortenmulder， K. H. J. Buschow. Structural and magnetic properties of MnFe1-xCoxGe compounds. IEEE Trans， Magn， 2006， 42： 3776-3378[Z].
[3]J. B. A. Hamer， R. Daou， S. Ozcan， N. D. Mathur， D. J. Fray， K. G. Sandeman. Phase diagram and magnetocaloric effect of CoMnGe1-xSnx alloys. J. Magn. Magn. Mater， 2009， 321： 3535-3540[Z].
[4]N. T. Trung， L. Zhang， L. Caron， K. H. J. Buschow， E. Bruck. Giant magnetocalric effects by tailoring the phase transition. Appl. phys. Lett， 2010， 96：172504-172504（3）[Z].