1879年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时,发现了一种新的电磁效应:将导体置于磁场中,并沿垂直磁场方向通入电流,则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生
◎ 题目
1879年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时,发现了一种新的电磁效应:将导体置于磁场中,并沿垂直磁场方向通入电流,则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向电势差,这种现象后来被称为霍尔效应,这个横向的电势差称为霍尔电势差. (1)如图甲所示,某长方体导体abcda′b′c′d′的高度为h、宽度为l,其中的载流子为自由电子,其电荷量为e,处在与ab b′a′面垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B0.在导体中通有垂直于bcc′b′面的电流,若测得通过导体的恒定电流为I,横向霍尔电势差为UH,求此导体中单位体积内自由电子的个数. (2)对于某种确定的导体材料,其单位体积内的载流子数目n和载流子所带电荷量q均为定值,人们将H=
①在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中,对探杆的放置方位有何要求; ②要计算出所测位置磁场的磁感应强度,除了要知道H、I、UH外,还需要知道哪个物理量,并用字母表示.推导出用上述这些物理量表示所测位置磁感应强度大小的表达式. |
◎ 答案
(1)设单位体积内的自由电子数为n,自由电子定向移动的速率为v, 则有 I=nehlv 当形成恒定电流时,自由电子所受电场力与洛仑兹力相等,因此有 evB0=e
解得n=
(2)①应调整探杆的放置方位(或调整探头的方位),使霍尔电势差达到最大(或使探杆与磁场方向平行;探头的正对横截面与磁场方向垂直;ab b′a′面与磁场方 向垂直) ②设探头中的载流子所带电荷量为q,根据上述分析可知,探头处于磁感应强度为B的磁场中,当通有恒定电流I,产生最大稳定霍尔电压UH时,有 qvB=q
又因 I=nqhlv和H=
联立可解得 B=
所以,还需要知道探头沿磁场方向的宽度l. 答:(1)导体中单位体积内自由电子的个数为
(2)①应调整探杆的放置方位(或调整探头的方位),使霍尔电势差达到最大(或使探杆与磁场方向平行;探头的正对横截面与磁场方向垂直;ab b′a′面与磁场方 向垂直). ②还需要知道探头沿磁场方向的宽度l. |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“1879年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时,发现了一种新的电磁效应:将导体置于磁场中,并沿垂直磁场方向通入电流,则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生…”主要考查了你对 【电磁感应现象的综合应用】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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