如图所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在与它垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体的上侧面A和下侧面A'之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表
问题描述:
如图所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在与它垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体的上侧面A和下侧面A'之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和磁感强度B之间的关系为U=K
,式中的比例系数K称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上、下两侧之间就会形成稳定的电势差. 设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e.回答下列问题:IB d
(1)达到稳定状态时,导体上侧面A的电势______下侧面A′的电势(填“高于”、“低于”或“等于”).
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为______.
(3)当导体上、下两侧之间的电势差为U时,电子所受的静电力的大小为______.
(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为K=
,其中n代表导体板单位体积中电子的个数. 1 ne
答
(1)导体的电子定向移动形成电流,电子的运动方向与电流方向相反,电流方向向右,则电子向左运动.由左手定则判断,电子会偏向A端面,A′板上出现等量的正电荷,电场线向上,所以侧面A的电势低于下侧面A′的电势....