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Experimentiertag - GMR

Der Nobelpreis in Deinem PC!

Bezug zur FZJ Forschung

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?

Ablaufbeschreibung

Die Schüler*innen lernen unter anderem die Funktionsweise eines GMR-Sensors kennen und experimentieren mit Proben, auf denen atomdicke Schichten aufgedampft wurden. Anschließend werden in Stationen verschiedene Aspekte von GMR Sensoren betrachtet.

Lernziele

In Überarbeitung!

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?

Lernvoraussetzungen

Die Schüler*innen 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

Anbindung an den Lehrplan

in Überarbeitung!

Lernform

arbeitsgleiche Gruppenarbeit, Stationenlernen (meist 3er Gruppen)

Fachrichtung

Physik

Zielgruppe

Jahrgangsstufe: 12, 13, Q1, Q2

Anzahl der Teilnehmenden

Min. 10 Personen

Max. 20 Personen

Beginn - Ende

08:30 Uhr - ca. 16:00 Uhr

Kosten

7,00 € pro Person inklusive eines warmen Mittagessens

Termine und Anmeldung

Hier.