如图,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称为霍尔效应.其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的

◎ 题目

如图,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称为霍尔效应.其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,于是c、f间建立起电场EH,同时产生霍尔电势差UH.当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,EH和UH达到稳定值,UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UN=RH
IB
d
,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性质有关
(1)若半导体材料是自由电子导电的,请判断图1中______端(填c或f)的电势高;
(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的自由电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式______.(通过横截面积S的电流I=nevS,其中v是导电电子定向移动的平均速率.
魔方格

◎ 答案

(1)电流的方向水平向右时,电子向左定向移动,根据左手定则,电子向f面偏转.f面得到电子带负电,c面失去电子带正电,所以C端的电势高.
(2)最终电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等,设半导体薄片的宽带为a,有e
UH
a
=evB

根据电流I=nevS,v=
I
neS
=
I
nead

所以UH=vBa=
I
nead
Ba=
IB
ned

则尔系数RH=
1
ne

故本题答案为:(1)C,(2)
1
ne

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称为霍尔效应.其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的…”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。

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