霍尔元件高中物理知识点?设霍尔电压为VH,导体沿霍尔电压方向的电场为VH / a。设磁场强度为B。洛伦兹力F=qE+qvB/c电荷在横向受力为零时不再发生横向偏转,结果电流在磁场作用下在器件的两个侧面出现了稳定的异号电荷堆积从而形成横向霍尔电场E=-vB/c霍尔效应虽然是大学物理的内容,但它可以用高中物理中的电磁学、力学、那么,霍尔元件高中物理知识点?一起来了解一下吧。
霍尔效应是一种磁电效应,是德国物理学家霍尔1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的.
根据霍尔效应,人们用半导体材料制成霍尔元件,它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、 输出电压变化大和使用寿命长等优点,因此,在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用.
通过该实验可以了解霍尔效应的物理原理以及把物理原理应用到测量技术中的基本过程.
当电流垂直于外磁场方向通过导体时,在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应,该电势差称为霍尔电势差(霍尔电压).
---------------------
【详细】 所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象.金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的.当电流通过金属箔片时,若在垂直于电流的方向施加磁场,则金属箔片两侧面会出现横向电位差.半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显,而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应.
利用霍尔效应可以设计制成多种传感器.霍尔电位差UH的基本关系为
UH=RHIB/d(18)
RH=1/nq(金属)(19)
式中 RH——霍尔系数:
n——载流子浓度或自由电子浓度;
q——电子电量;
I——通过的电流;
B——垂直于I的磁感应强度;
d——导体的厚度.
对于半导体和铁磁金属,霍尔系数表达式与式(19)不同,此处从略.
由于通电导线周围存在磁场,其大小与导线中的电流成正比,故可以利用霍尔元件测量出磁场,就可确定导线电流的大小.利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器.其优点是不与被测电路发生电接触,不影响被测电路,不消耗被测电源的功率,特别适合于大电流传感.
若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中,则在该元件中将产生电流I,元件上同时产生的霍尔电位差与电场强度E成正比,如果再测出该电磁场的磁场强度,则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定.
利用这种方法可以构成霍尔功率传感器.
如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上,当装在运动物体上的永磁体经过它时,可以从测量电路上测得脉冲信号.根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移.若测出单位时间内发出的脉冲数,则可以确定其运动速度.
```html
一、霍尔效应的发现与基础原理
1879年,美国物理学家霍尔揭示了物理学界一个重要的现象——霍尔效应。当电流通过置于磁场中的导体时,洛伦兹力的作用会在垂直于磁场与电流的平面上产生一个显著的横向电势差,这就是霍尔效应的直观表现。
当电流 I 沿着金属导体垂直于磁场 B 流动,导体的尺寸由宽度 w 和高度 h 决定,每单位体积内自由电子的数目为 n,电子电量为 e,定向移动速度为 v,根据电流微观定义式,我们可以推导出霍尔效应的数学表达式:
霍尔电势差 UH = neBv / w
这个电势差反映了洛伦兹力与电场力的平衡,其中 UH 与电流 I、电子数量 n、磁场强度 B 成正比,与导体宽度 w 成反比,与电子定向速度 v 也有关。而这个电压与导体厚度 h 无关,因为电子的横向漂移在达到平衡时与高度无关。
二、霍尔效应的实际应用
霍尔效应在科学技术中有着广泛的应用,例如:
通过霍尔效应,我们可以区分半导体的类型(n型或p型),因为不同类型的半导体中载流子性质不同,这利用了电性改变对洛伦兹力的影响。
首先,磁场是外界给的,霍尔元件本身就是用来测量磁场的。在这道题里磁场由线圈产生,线圈通电后由安培右手螺旋易知磁场方向
其次题干里说载流子是正电荷,霍尔元件中通过的电流方向想下,有洛伦兹左手定则可知正电荷向后面运动,则后面的电势高于正面。(再次纠正楼主问错了,不是电子,而是正电荷。一定要看题目里说载流子是什么,一般半导体的是电子,金属的是正电荷)
再次,霍尔元件工作时本身当然需要通电,他是通过自身本来就有的电流由于收到外界磁场干扰从而使内部载流子偏转,在两个面上产生电势差,从而测量磁场
最后,电压表测的是由于磁场而使载流子偏转到两个面后形成的电势差即霍尔电压
纯手打累到死望采纳蟹蟹☺