Question

19．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．如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于霍爾元件的工作面向下，沿EF方向通入圖示的電流I，C、D兩側(cè)面會(huì)形成電勢(shì)差U_CD．下列說(shuō)法中正確的是（　�。�

• A． 電勢(shì)差U_CD僅與材料有關(guān)
• B． 若霍爾元件的電流是由自由電子定向移動(dòng)形成的，則電勢(shì)差U_CD＞0
• C． 僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，電勢(shì)差U_CD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 在霍爾元件中，移動(dòng)的是自由電子，根據(jù)左手定則判斷出電子所受洛倫茲力方向，從而知道兩側(cè)面所帶電荷的電性，即可知道C、D兩側(cè)面會(huì)形成電勢(shì)差U_CD的正負(fù)．CD間存在電勢(shì)差，之間就存在電場(chǎng)，電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡，根據(jù)平衡推導(dǎo)出電勢(shì)差U_CD與什么因素有關(guān)．

解答 解：A、根據(jù)CD間存在電勢(shì)差，之間就存在電場(chǎng)，電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡，設(shè)霍爾元件的長(zhǎng)寬高分別為a、b、c，有q$\frac{U}$=qvB，I=nqvS=nqvbc，則U_CD=$\frac{BI}{nqc}$，n由材料決定，故U與材料有關(guān)；U還與厚度c成反比，與寬b無(wú)關(guān)，同時(shí)還與磁場(chǎng)B與電流I有關(guān)，故A錯(cuò)誤、C正確．
B、根據(jù)左手定則，電子向C側(cè)面偏轉(zhuǎn)，C表面帶負(fù)電，D表面帶正電，所以D表面的電勢(shì)高，則U_CD＜0．故B錯(cuò)誤．
D、在測(cè)定地球赤道上方的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，應(yīng)將元件的工作面保持豎直，讓磁場(chǎng)垂直通過(guò)．故D錯(cuò)誤．
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道霍爾元件中移動(dòng)的是自由電子，以及自由電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡．