Question

利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域；如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，磁場(chǎng)方向垂直于霍爾元件的工作面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，通入圖示方向的電流I，在M、N兩側(cè)面就會(huì)出現(xiàn)電壓，稱為霍爾電壓U_N，下列說法中正確的是（　�。�

A．霍爾電壓U_N僅與材料有關(guān)

B．若霍爾元件的載流子是自由電子，則M側(cè)面的電勢(shì)高

C．僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，霍爾電壓U_N變大

D．在測(cè)定地球赤道上方的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，元件的工作面應(yīng)保持水平

Answer 1

分析：電流的方向與電子定向移動(dòng)的方向相反，根據(jù)左手定則判斷出洛倫茲力的方向，從而得出電子的偏轉(zhuǎn)方向，導(dǎo)致M、N兩個(gè)側(cè)面間形成電勢(shì)差，最終電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下處于平衡．

解答：解：ABC、電流的方向由E到F，則電子定向移動(dòng)的方向由F到E，根據(jù)左手定則，電子向M側(cè)面偏轉(zhuǎn)，則M側(cè)面帶負(fù)電，N側(cè)面失去電子帶正電，所以N側(cè)面的電勢(shì)高于M側(cè)面．最終電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下處于平衡，有：e

UN

d

=evB，設(shè)MN間的距離為d，厚度為a，電流I=nevs=nevda，則UN=

BI

nea

．知霍爾電壓U_N與材料、以及磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流有關(guān)．僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，霍爾電壓U_N變大．故A、B錯(cuò)誤，C正確．
D、在測(cè)定地球赤道上方的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，由于磁場(chǎng)方向是水平方向，所以元件的工作面應(yīng)保持豎直．故D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵掌握左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及知道穩(wěn)定時(shí)電子所受的洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡．