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一块N型半导体薄片(称霍尔元件),其横载面为矩形,体积为b×c×d,如图所示.已...

manfen5.com 满分网一块N型半导体薄片(称霍尔元件),其横载面为矩形,体积为b×c×d,如图所示.已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量e.将此元件放在匀强磁场中,磁场方向沿Z轴方向,并通有沿x轴方向的电流I.
(1)此元件的CC′两个侧面中,哪个面电势高?
(2)试证明在磁感应强度一定时,此元件的CC′两个侧面的电势差与其中的电流成正比
(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B 的仪器.其测量方法为:将导体放在匀强磁场之中,用毫安表测量通以电流I,用毫伏表测量C、C,间的电压U CC′,就可测得B.若已知其霍尔系数manfen5.com 满分网.并测得UCC′=0.6mV,I=3mA.试求该元件所在处的磁感应强度B的大小.
(1)金属导体中移动的是自由电子,根据左手定则判定电子的偏转方向,从而得出元件的CC′两个侧面的电势的高低. (2)最终电子在洛伦兹力和电场力的作用下处于平衡,根据平衡,结合电流的微观表达式,证明出两个侧面的电势差与其中的电流成正比. (3)根据证明出的电势差和电流的关系求出磁感应强度的大小. 【解析】 (1)电流沿x轴正方向,知电子流动的方向沿x轴负方向,根据左手定则,知电子向C侧面偏转,所以C侧面得到电子带负电,C′侧面失去电子带正电.故C'面电势较高. (2)当电子受力平衡时有:.得U=vBd.电流的微观表达式I=nevS=nevbd.所以v=Inebd.U=.知两个侧面的电势差与其中的电流成正比. (3)UCC′= I,则B== 故该元件所在处的磁感应强度B的大小为0.02T.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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