霍尔效应是洛伦兹力作用下带电粒子运动的一个重要考察点,这期我们来看一看。
一、基础知识
将一载流导体放在磁场中时,由于洛伦兹力的作用,会在与磁场和电流所在平面垂直的方向上出现横向电势差,这一现象称之为霍尔效应。霍尔效应是由美国物理学家霍尔于1879年发现。如下图所示,
若存在电流I在金属导体中流动,方向与磁感应强度 B的方向,导体的高度和宽度分别为 b和h。设导体单位体积内的自由电子数为n,电子的电量为e,电子的定向移动平均速度为v,那么根据电流的微观定义式有:I=nqSv=nehbv。由于洛伦兹力的存在,就会在上下表面产生电荷,从而产生电场。直到洛伦兹力和电场力平衡,带电粒子不再偏转,此时qE=qU/b=eU/b=qvB=evB,结合电流的微观表达式,可以知道,U=IB/neh。这个U我们称之为霍尔电压,它的大小显然与b无关,即与受力平衡方向的导体厚度无关。其中的1/ne由导体自身决定,我们称之为导体的霍尔系数。
二、霍尔效应的应用
1、判断载流子的性质。
2、测定导体中载流子的体密度  。
3、磁流体发电机等。
三、相关例题
在研究磁场对电流作用的实验中,将直导线换成一块厚度(ab边长)为、d宽度(bc边长)为l的半导体板。如图所示,当有电流I垂直于磁场方向通过半导体板时,连接在半导体板两侧的电压表指针发生偏转,说明半导体板两侧之间存在电压,这个电压叫做霍尔电压HU。用同种材料制成的不同规格的半导体板进一步实验,记录数据结果如表格所示,由于粗心,表格第一行没有记录全部相关的物理量,只记得第一列为实验次数,第三列为通入的电流强度,第五列为霍尔电压,请用你学过的物理知识并结合表中数据,判断表格中空格处应填写的物理量
A:第二列为板的宽度 
B:第四列为板的厚度 
C:第二列为磁感应强度 
D:第四列为磁感应强度 
解析:这道题考察的就是霍尔效应。如果我们知道霍尔电压的表达式 ,那么这道题就比较简单了。根据正反比就可以知道了。但是如果没有提示霍尔电压,希望大家可以识别。
补充:霍尔效应的考核有可能与欧姆定律测电阻和电阻率的考核结合起来。大家可以综合起来复习。
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