Question

【題目】霍爾元件可以用來檢測磁場及其變化．圖甲為使用霍爾元件測量通電直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場的裝置示意圖．由于磁芯的作用，霍爾元件所處區(qū)域磁場可看作勻強磁場，直導(dǎo)線通有垂直紙面向里的電流，測量原理如圖乙所示，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，部分電路已經(jīng)連接好．

(1)制造霍爾元件的半導(dǎo)體參與導(dǎo)電的自由電荷帶負(fù)電，電流從乙圖中霍爾元件左側(cè)流入，右側(cè)流出，霍爾元件________(填“前表面”或“后表面”)電勢高；

(2)在圖乙中畫線連接成實驗電路圖______________；

(3)已知霍爾元件單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)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(qū)域的磁感應(yīng)強度B，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】前表面 如圖所示:

電壓表讀數(shù)U; 電流表讀數(shù)I

【解析】

試題（1）磁場是直線電流產(chǎn)生，根據(jù)安培定則，磁場方向向下；電流向右，根據(jù)左手定則，安培力向內(nèi)，載流子是負(fù)電荷，故后表面帶負(fù)電，前表面帶正電，故前表面電勢較高；

（2）變阻器控制電流，用電壓表測量電壓，電路圖如圖所示：

（3）設(shè)前后表面的厚度為，最終電子在電場力和洛倫茲力的作用下處于平衡，有：，根據(jù)電流微觀表達(dá)式，有：

聯(lián)立解得：，故還必須測量的物理量有：電壓表讀數(shù)U，電流表讀數(shù)I．