如下图所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中.当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为.式中的比例系数K称为霍尔系数.
霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上、下两侧之间就会形成稳定的电势差.
设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势________下侧面的电势(填“高于”“低于”或“等于”);
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________;
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为________;
(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为,其中n代表导体板单位体积中电子的个数.
答案: (1)低于 (2)evB (3) (4)见“思路分析”思路分析:带电粒子进入匀强磁场中,受到洛伦兹力的作用,而发生偏转.当上、下侧面有电势差时,在导体中又形成了方向自下而上的匀强电场,电子又要受到电场力的作用.若这两个力相互平衡,则电子将做匀速直线运动. (1)电子向左移动,由左手定则知,电子受洛伦兹力向上.故上侧面A聚积电子,下侧面聚积正电荷,故上侧面的电势低于下侧面. (2)洛伦兹力 (3)电子受静电力 (4)电子受横向静电力与洛伦兹力的作用,两力平衡,有:得:U=hvB 通过导体的电流 I=nevdh则由 ,有,得规律技巧总结: (1)霍尔效应是带电粒子在洛伦兹力作用下发生偏转的结果.(2)利用霍尔效应可测定其他物理量.如:测金属导体中自由电子的密度n等.另外霍尔效应在半导体工业中有广泛的应用,可以用来测定半导体材料的性能,制作霍尔器件等. |
科目:高中物理 来源:黄冈重点作业 高二物理(下) 题型:022
如下图所示,厚度为h、宽度为d的导体放在垂直于它的磁感强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生电势差,这种现象叫霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为U=,式中的比例系数k称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下:
外部磁场的洛仑兹力,使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛仑兹力相反的静电力,当静电力与洛仑兹力达到平衡时,导体板上、下两侧面之间会形成稳定的电势差.设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为e,回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势________(填“高于”、“低于” 或“等于”)下侧面的电势.
(2)电子所受洛仑兹力的大小为________.
(3)当导体板上下两侧面之间的电势差为U时,电子所受静电力大小为________.
(4)由静电力与洛仑兹力平衡条件,证明霍尔系数为,其中n代表导体板的单位体积中的电子个数.
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科目:高中物理 来源:高考三人行 物理 题型:038
如下图所示,厚度为h,宽度为d的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生电势差.这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=,式中的比例系数k称为霍尔系数.
霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛伦兹力相反的静电力,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.
设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为e,回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势________下侧面的电势.(“填高于”、“低于”或“等于”)
(2)电子所受的洛伦兹力的大小________.
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为________.
(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为k=,其中n代表导体板单位体积中电子的个数.
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科目:高中物理 来源:能力培养与测试(高一上) 题型:038
如下图所示,半径为R、重为G的球紧靠竖直墙,均匀长木块B的厚度为h,且h<R,现用F推木块,若各处的摩擦都不计,则要使球离开地面,推力F的最小值为多少.
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科目:高中物理 来源: 题型:
如下图所示,质量为m可看作质点的小球从静止开始沿斜面由A点滑到B点后,进入与斜面圆滑连接的竖直圆弧管道,管道出口为C,圆弧半径R=15cm,AB的竖直高度差h=35cm. 在紧靠出口C处,有一水平放置且绕其水平轴线匀速旋转的圆筒(不计筒皮厚度),筒上开有小孔D,筒旋转时,小孔D恰好能经过出口C处. 若小球射出C口时,恰好能接着穿过D孔,并且还能再从D孔向上穿出圆筒,小球返回后又先后两次向下穿过D孔而未发生碰撞. 不计摩擦和空气阻力,取g=10m/s2,问:
(1)小球到达C点的速度为多少?
(2)圆筒转动的最大周期T为多少?
(3)在圆筒以最大周期T转动的情况下,要完成上述运动圆筒的半径R′必须为多少?
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