Question

【題目】霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一，近期我國科學(xué)家在該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究上取得了突破性進(jìn)展．如圖1所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的P，Q間通入電流I，同時外加與薄片垂直的磁場B，在M，N間出現(xiàn)電壓UH，這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，UH稱為霍爾電壓，且滿足UH＝k，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)．某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)來測定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)．

(1)若該半導(dǎo)體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導(dǎo)電，電流與磁場方向如圖1所示，該同學(xué)用電壓表測量UH時，應(yīng)將電壓表的“＋”接線柱與______(填“M”或“N”)端通過導(dǎo)線相連．

(2)已知薄片厚度d＝0.40 mm，該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.10 T不變，改變電流I的大小，測量相應(yīng)的UH值，記錄數(shù)據(jù)如下表所示．根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖2中畫出UH—I圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為______×10－3V·m·A－1·T－1(保留2位有效數(shù)字).

(3)該同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，使半導(dǎo)體薄片中的電流反向再次測量，取兩個方向測量的平均值，可以減小霍爾系數(shù)的測量誤差，為此該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖3所示的測量電路，S1，S2均為單刀雙擲開關(guān)，虛線框內(nèi)為半導(dǎo)體薄片(未畫出)．為使電流從Q端流入，P端流出，應(yīng)將S1擲向________(填“a”或“b”)，S2擲向________(填“c”或“d”)．為了保證測量安全，該同學(xué)改進(jìn)了測量電路，將一合適的定值電阻串聯(lián)在電路中．在保持其它連接不變的情況下，該定值電阻應(yīng)串聯(lián)在相鄰器件________和________(填器件代號)之間．

Answer 1

【答案】（1）M （2） 1.5(1.4～1.6) （3）bc， S1(或S2)， E

【解析】

（1）根據(jù)左手定則得，正電荷向M端偏轉(zhuǎn)，所以應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與M端通過導(dǎo)線相連．

（2）UH-I圖線如圖所示．

根據(jù)知，圖線的斜率為，解得霍爾系數(shù)為：k=1.5×10-3VmA-1T-1．
（3）為使電流從Q端流入，P端流出，應(yīng)將S1擲向b，S2擲向c，為了保護(hù)電路，定值電阻應(yīng)串聯(lián)在S1，E（或S2，E）之間．