Question

17．利用霍爾效應制作的霍爾元件，廣泛應用于測量和自動控制等領域．如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應強度B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電流I，C、D兩側面會形成電勢差U_CD，下列說法中正確的是（　　）

• A． 若霍爾元件的載流子是自由電子，則側面D帶負電
• B． 電勢差U_CD僅與材料有關
• C． 僅增大C、D間的寬度時，電勢差U_CD變小
• D． 在測定地球兩極上方的地磁場強弱時，元件的工作面應保持水平

Answer 1

分析 在霍爾元件中，移動的是自由電子，根據左手定則判斷出電子所受洛倫茲力方向，從而知道兩側面所帶電荷的電性，即可知道C、D兩側面會形成電勢差U_CD的正負．CD間存在電勢差，之間就存在電場，電子在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡，根據平衡推導出電勢差U_CD與什么因素有關．

解答 解：A、根據左手定則，電子向C側面偏轉，C表面帶負電，D表面帶正電，所以D表面的電勢高，故A錯誤．
BC、根據CD間存在電勢差，之間就存在電場，電子在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡，
設霍爾元件的長寬高分別為a、b、c，有q$\frac{U}{b}$=qvB，I=nqvS=nqvbc，則U_CD=$\frac{BI}{nqc}$，n由材料決定，故U_CD與材料有關；U_CD還與厚度c成反比，與寬b無關，同時還與磁場B與電流I有關．故BC錯誤，
D、在測定地球兩極上方地磁場強弱時，應將元件的工作面保持水平，讓磁場垂直通過．故D正確．
故選：D．

點評 解決本題的關鍵知道霍爾元件中移動的是自由電子，以及自由電子在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡．