霍尔效应是电磁基本现象之一,在现代汽车上广泛应用霍尔器件:ABS系统 中的速度传感器、汽车速度表等.如图1,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压U
H,这个现象称为霍尔效应,U
H称为霍尔电压,且满足U
H=k
,式中k为霍尔系数,由半导体材料的性质决定,d为薄片的厚度.利用霍尔效应可以测出磁场中某处的磁感应强度B.
(1)为了便于改变电流方向作研究,设计如图2的测量电路,S
1、S
2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出).为使电流从P端流入,Q端流出,应将S
1掷向
(填“a”或“b”),S
2掷向
(填“c”或“d”).
(2)已知某半导体薄片厚度d=0.40mm,霍尔系数为1.5×10
-3V?m?A
-1?T
-1,保持待测磁场磁感应强度B不变,改变电流I的大小,测量相应的U
H值,记录数据如表.
I(×10-3A) |
3.0 |
6.0 |
9.0 |
12.0 |
15.0 |
18.0 |
UH(×10-3V) |
1.1 |
1.9 |
3.4 |
4.5 |
6.2 |
6.8 |
根据表中数据在给定区域内图3中画出U
H-I图线,利用图线求出待测磁场B为
T.
(3)利用上述方法,可以粗略测出磁场的分布.为了更精细测出磁场的分布,可采取的措施有
(A)选用厚度较薄的半导体薄片
(B)选用厚度较厚的半导体薄
(C)选用霍尔系数k大的半导体薄片
(D)增大电流强度I.