GMR

Zielgruppe: Schulklassen der Jahrgangsstufe: 12, 13, Q1, Q2
Kategorie: Physik

Der Nobelpreis in deinem PC

Millionen Bits pro Sekunde und es werden immer mehr: Der Durchbruch der Festplattentechnik erfolgte mit der Entdeckung des Riesenmagnetowiderstandes, kurz GMR (engl. Giant Magneto Resistance), durch den Jülicher Physiker Prof. Dr. Peter Grünberg, der dafür im Jahre 2007 mit dem Nobelpreis geehrt wurde. Dank seiner Entdeckung sind heutzutage Festplatten so klein wie sie sind und besitzen Computer eine immer größere Speicherkapazität. Doch was genau ist der GMR-Effekt und wie wird er genutzt?
Die Schüler lernen unter anderem die Funktionsweise eines GMR-Sensors kennen und experimentieren mit Proben, auf denen atomdicke Schichten aufgedampft wurden. In einer Exkursion steht neben einem Gespräch mit einem Jülicher Physiker die Besichtigung der so genannten "Heiligen Hallen", das Labor des Nobelpreisträgers, an.

 

Lernform:

arbeitsgleiche Gruppenarbeit
Sationenlernen
meist 3er Gruppen

 

Dauer: 08:30 - 16:00 Uhr

 

Voraussetzungen:

Die Schülerinnen und Schüler sollen...

  1. folgende physikalische Grundbegriffe und deren Bedeutung kennen:
    - Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen
    - Magnetfeldlinien, homogenes Magnetfeld
    - Ohmsches Gesetz
  2. das wissenschaftspropädeutische Vorgehen kennen und wissen, warum man so vorgeht:
    - Problemstellung/Aufstellen von Hypothesen
    - Planen, Durchführen, Beobachten und Auswerten eines Versuches
    - Verifizieren bzw. Falsifizieren der Hypothesen

 

Geplante Experimente:

  1. Versuch: Schwimmendes Schichtsystem im Magnetfeld:
    Wie verhalten sich die verschiedenen schwimmenden Proben in einem sich ändernden Magnetfeld?
  2. Versuch: Unterschied zwischen GMR und AMR:
    Wie sensitiv sind der GMR- und der AMR-Effekt?
  3. Versuch: Demonstrator:
    Was passiert im GMR-Sensor?
  4. Versuch: Festplattendemo:
    Wie funktioniert eine Festplatte?
  5. Versuch: Helmholtzspule
    Wie verhält sich ein GMR-Sensor im homogenen Magnetfeld mit sich verändernder Feldstärke?
  6. Versuch: MRAM
    Was geschieht im Arbeitsspeicher von morgen?


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