Question

一種半導(dǎo)體材料稱為“霍爾材料”，用它制成的元件稱為“霍爾元件”.這種材料有可定向移動(dòng)的電荷，稱為“載流子”，每個(gè)載流子的電荷量大小為1元電荷，即q＝1.6×10^-19 C.霍爾元件在自動(dòng)檢測(cè)、控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如錄像機(jī)中用來(lái)測(cè)量錄像磁鼓的轉(zhuǎn)速、電梯中用來(lái)檢測(cè)電梯門是否關(guān)閉以自動(dòng)控制升降電動(dòng)機(jī)的電源的通斷等.在一次實(shí)驗(yàn)中，一塊霍爾材料制成的薄片寬ab＝1.0×10^-2 m、長(zhǎng)bc=L=4.0×10^-2 m、厚h＝1×10^-3 m，水平放置在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，bc方向通有I＝3.0 A的電流，如圖所示，沿寬度產(chǎn)生1.0×10^-5 V的橫電壓.

(1)假定載流子是電子，a、b兩端中哪端電勢(shì)較高?

(2)薄板中形成電流I的載流子定向運(yùn)動(dòng)的速率是多少?

Answer 1

【解析】：(1)根據(jù)左手定則可確定a端電勢(shì)高.　　　 　　　 　　　 　　　 　　　

(2)當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)由于載流子有沿電流方向所在的直線定向分運(yùn)動(dòng)時(shí)，受洛倫茲力作用而產(chǎn)生橫向分運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生橫向電場(chǎng)，橫向電場(chǎng)的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，導(dǎo)體橫向電壓穩(wěn)定，設(shè)載流子沿電流方向所在直線定向移動(dòng)的速率為v，橫向電壓為U_ab,橫向電場(chǎng)強(qiáng)度為E,電場(chǎng)力

F_E=Ee=　　　 　　　 (3分)?磁場(chǎng)力F_B=evB　　 　　　 (2分)?平衡時(shí)Ee＝evB　　

得v= m/s=6.7×10^-4 m/s