Question

【題目】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個(gè)元電荷量，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)中用來測(cè)量錄像磁鼓的轉(zhuǎn)速、電梯中用來檢測(cè)電梯門是否關(guān)閉以及自動(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Lab＝1.0×10－2 m、長(zhǎng)Lbc＝4.0×10－2 m、厚h＝1×10－3m ， 水平放置在豎直方向上的磁感應(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的橫向電壓．

（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)的速率多大？

Answer 1

【答案】
（1）

根據(jù)左手定則可確定a端電勢(shì)高；

（2）

設(shè)載流子沿電流方向所在直線定向移動(dòng)的速度為v，橫向電壓為Uab，橫向電場(chǎng)強(qiáng)度為E，電場(chǎng)力為 ；

磁場(chǎng)力 ，

橫向電場(chǎng)的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)， ，得

【解析】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。