Question

【题目】潍坊高铁北站于2018年12月26日正式投入使用，启用前安装电磁设备时，为减少地磁场的影响，技术人员用霍尔元件做成的设备测地磁场B的大小和方向，该设备的示意图如图所示，设备的MN端边沿东西方向、NQ沿南北方向置于水平地面上，通入沿NQ自南向北方向的恒定电流I后，电压表有读数；以MN为轴，缓慢向上抬高PQ端，电压表示数发生变化，当它与地面成85°角时，电压表读数最大为U．若该霍尔元件的载流子M为自由电子，电量为e，单位体积内的自由电子个数为n，MN和PQ两端的截面积均为s，MN＝PQ＝d．则该处的地磁场B＝_____；方向_____；该元件电势高的一侧是_____（填“MP”或“NQ”）。

Answer 1

【答案】 与地面成5°斜向下 MP

【解析】

[1]当电子受到的电场力和洛伦兹力相等时，电压达到稳定，此时有

电流的微观表达式为

解得

[2]由于当时电压最大为U，此时磁场方向与霍尔元件垂直，即地磁场方向与地面成5°斜向下；

[3]由与载流子为电子，由左手定则可知，电子朝NQ板聚集，即电势较高的一侧为MP。