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如图所示,厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面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
题目详情
如图所示,厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面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为U,电流I和B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是由电子定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为e,回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面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)当导体板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___.
IB |
d |
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是由电子定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为e,回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面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)当导体板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___.
▼优质解答
答案和解析
(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,所以上侧面A的电势低于下侧面A′的电势.
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为:F洛=eBv.
(3)电子所受静电力的大小为:F静=eE=e
故答案为:(1)低于;(2)eBv;(3)e
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(2)电子所受的洛伦兹力的大小为:F洛=eBv.
(3)电子所受静电力的大小为:F静=eE=e
U |
h |
故答案为:(1)低于;(2)eBv;(3)e
U |
h |
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