Question

【題目】一種半導體材料稱為“霍爾材料”，用它制成的元件稱為“霍爾元件”，這種材料有可定向移動的電荷，稱為“載流子”，每個載流子的電荷量大小為1個元電荷量，即q＝1.6×10－19 C，霍爾元件在自動檢測、控制領域得到廣泛應用，如錄像機中用來測量錄像磁鼓的轉速、電梯中用來檢測電梯門是否關閉以及自動控制升降電動機的電源的通斷等．
在一次實驗中，一塊霍爾材料制成的薄片寬Lab＝1.0×10－2 m、長Lbc＝4.0×10－2 m、厚h＝1×10－3m ， 水平放置在豎直方向上的磁感應強度B＝1.5 T的勻強磁場中，bc方向通有I＝3.0 A的電流，如圖所示，沿寬度產生1.0×10－5 V的橫向電壓．

（1）假定載流子是電子，a、b兩端中哪端電勢較高？
（2）薄板中形成電流I的載流子定向運動的速率多大？

Answer 1

【答案】
（1）

根據左手定則可確定a端電勢高；

（2）

設載流子沿電流方向所在直線定向移動的速度為v，橫向電壓為Uab，橫向電場強度為E，電場力為 ；

磁場力 ，

橫向電場的電場力與洛倫茲力平衡時， ，得

【解析】當導體內由于載流子有沿電流方向所在的直線定向運動時，受洛倫茲力作用而產生橫向分運動，產生橫向電場，橫向電場的電場力與洛倫茲力平衡時，導體橫向電壓穩定。