Question

【题目】一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1个元电荷量，即q＝1．6×10－19 C，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动控制升降电动机的电源的通断等。在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽AB＝1．0×10－2m、长BC＝4．0×10－2m、厚h＝1×10－3m，水平放置在竖直方向上的磁感应强度B＝1．5 T的匀强磁场中，BC方向通有I＝3．0 A的电流，如图所示，沿宽度产生1．0×10－5 V的横向电压。

（1）假定载流子是电子，A、B两端中哪端电势较高？

（2）薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？

Answer 1

【答案】（1）A端 （2）6．7×10－4 m/s

【解析】（1）根据左手定则可确定A端电势高。

（2）当霍尔元件内由于载流子有沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而产生横向分运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，霍尔元件横向电压稳定。设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速度为v，横向电压为UAB，横向电场强度为E，电场力为Fe＝E·e＝·e

洛伦兹力FB＝evB

平衡时·e＝evB

得v＝＝6．7×10－4m/s