Question

據(jù)報(bào)道，我國(guó)實(shí)施的“雙星”計(jì)劃發(fā)射的衛(wèi)星中放置一種磁強(qiáng)計(jì)，用于測(cè)定地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等研究項(xiàng)目．磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖所示，電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面積是寬為a、高為b的長(zhǎng)方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中通有沿x正方向、大小為I的電流．已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電量為e．金屬導(dǎo)電過(guò)程中，自由電子做定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)．測(cè)出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢(shì)差為U．

(1)金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面(z＝a為前側(cè)面，z＝0為后側(cè)面)哪個(gè)電勢(shì)較高？

(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小．

Answer 1

答案：
解析：

講析：(1)由左手定則可知，電子受到的洛倫茲力沿z軸正方向，電子向前側(cè)面偏轉(zhuǎn)．故后側(cè)面電勢(shì)較高； 　　(2)設(shè)自由電子勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，則由電流的微觀表達(dá)式有I＝neabv，金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝．達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，自由電子所受洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，則有evB＝eE，由以上三式解得，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B＝． 　　點(diǎn)評(píng)：霍爾效應(yīng)理解的關(guān)鍵在于穩(wěn)定狀態(tài)下，電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡．另外要注意應(yīng)用左手定則判斷電荷的運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的電荷是電子，故得出的方向是電子的偏移方向．