帶電粒子在勻強磁場中的運動講解-tft每日頭條

帶電粒子在勻強磁場中的運動講解

生活更新时间:2024-10-07 17:17:31

霍爾效應是洛倫茲力作用下帶電粒子運動的一個重要考察點，這期我們來看一看。

一、基礎知識

将一載流導體放在磁場中時，由于洛倫茲力的作用，會在與磁場和電流所在平面垂直的方向上出現橫向電勢差，這一現象稱之為霍爾效應。霍爾效應是由美國物理學家霍爾于1879年發現。如下圖所示，

帶電粒子在勻強磁場中的運動講解（帶電粒子在勻強磁場中的運動）1

若存在電流I在金屬導體中流動，方向與磁感應強度 B的方向，導體的高度和寬度分别為 b和h。設導體單位體積内的自由電子數為n，電子的電量為e，電子的定向移動平均速度為v，那麼根據電流的微觀定義式有：I=nqSv=nehbv。由于洛倫茲力的存在，就會在上下表面産生電荷，從而産生電場。直到洛倫茲力和電場力平衡，帶電粒子不再偏轉，此時qE=qU/b=eU/b=qvB=evB，結合電流的微觀表達式，可以知道，U=IB/neh。這個U我們稱之為霍爾電壓，它的大小顯然與b無關，即與受力平衡方向的導體厚度無關。其中的1/ne由導體自身決定，我們稱之為導體的霍爾系數。

二、霍爾效應的應用

1、判斷載流子的性質。

2、測定導體中載流子的體密度。

3、磁流體發電機等。

三、相關例題

帶電粒子在勻強磁場中的運動講解（帶電粒子在勻強磁場中的運動）2

在研究磁場對電流作用的實驗中，将直導線換成一塊厚度（ab邊長）為、d寬度（bc邊長）為l的半導體闆。如圖所示，當有電流I垂直于磁場方向通過半導體闆時，連接在半導體闆兩側的電壓表指針發生偏轉，說明半導體闆兩側之間存在電壓，這個電壓叫做霍爾電壓HU。用同種材料制成的不同規格的半導體闆進一步實驗，記錄數據結果如表格所示，由于粗心，表格第一行沒有記錄全部相關的物理量，隻記得第一列為實驗次數，第三列為通入的電流強度，第五列為霍爾電壓，請用你學過的物理知識并結合表中數據，判斷表格中空格處應填寫的物理量

帶電粒子在勻強磁場中的運動講解（帶電粒子在勻強磁場中的運動）3

A：第二列為闆的寬度

B：第四列為闆的厚度

C：第二列為磁感應強度

D：第四列為磁感應強度

解析：這道題考察的就是霍爾效應。如果我們知道霍爾電壓的表達式，那麼這道題就比較簡單了。根據正反比就可以知道了。但是如果沒有提示霍爾電壓，希望大家可以識别。

補充：霍爾效應的考核有可能與歐姆定律測電阻和電阻率的考核結合起來。大家可以綜合起來複習。

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