Question

【題目】霍爾元件是一種基于霍爾效應的磁傳感器，用它可以檢測磁場及其變化，圖甲為使用霍爾元件測量通電直導線產生磁場的裝置示意圖，由于磁芯的作用，霍爾元件所處區域磁場可看做勻強磁場，測量原理如乙圖所示，直導線通有垂直紙面向里的電流，霍爾元件前、后、左、右表面有四個接線柱，通過四個接線柱可以把霍爾元件接入電路，所用器材已在圖中給出并已經連接好電路。

（1）制造霍爾元件的半導體參與導電的自由電荷帶負電，電流從乙圖中霍爾元件右側流入，左側流出，霍爾元件______（填“前表面”或“后表面”）電勢高；

（2）已知霍爾元件單位體積內自由電荷數為n，每個自由電荷的電荷量為e，霍爾元件的厚度為h。為測量霍爾元件所處區域的磁感應強度B，根據乙圖中所給的器材和電路，還必須測量的物理量有______（寫出具體的物理量名稱及其符號），計算式B=______。

Answer 1

【答案】后表面 電壓表示數U，電流表示數I

【解析】

（1）[1]磁場是直線電流產生，根據安培定則，磁場方向向下；電流向左，根據左手定則，安培力向外，載流子是負電荷，故前表面帶負電，后表面帶正電，故后表面電勢較高。

（2）[2][3]設前后表面的厚度為d，最終電子在電場力和洛倫茲力的作用下處于平衡有：

根據電流微觀表達式，有：

聯立解得：

因此還必須測量的物理量有：電壓表讀數U，電流表讀數I。