Question

16．將一塊長方體形狀的半導體材料樣品的表面垂直磁場方向置于磁場中，當此半導體材料中通有與磁場方向垂直的電流時，在半導體材料與電流和磁場方向垂直的兩個側面會出現一定的電壓，這種現象稱為霍爾效應，產生的電壓稱為霍爾電壓，相應的將具有這樣性質的半導體材料樣品就稱為霍爾元件．
如圖所示，利用電磁鐵產生磁場，毫安表檢測輸入霍爾元件的電流，毫伏表檢測霍爾元件輸出的霍爾電壓．已知圖中的霍爾元件是N型半導體（它內部形成電流的“載流子”是電子）．圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個接線端．當開關S₁、S₂閉合后，電流表A和電表B、C都有明顯示數，下列說法中正確的是（　　）

• A． 電表B為毫安表，電表C為毫伏表
• B． 接線端2的電勢高于接線端4的電勢
• C． 若調整電路，使通過電磁鐵和霍爾元件的電流都與原電流方向相反，則2、4兩接線端的電勢高低關系也將發生改變
• D． 若適當增大R₁、增大R₂，則毫伏表示數一定減小

Answer 1

分析 線圈產生勻強磁場，方向垂直霍爾元件的上下兩個面，電源${E}_{2}^{\;}$提供通過霍爾元件的電流，帶電粒子在磁場力作用下偏轉，由左手定則可知偏方向，得出電勢高低；由電源的正負極變化，導致電子運動方向也變化，由左手定則可知，電子的偏轉方向；電壓表C測量霍爾元件的電壓，霍爾電壓與磁感應強度和通過霍爾元件的電流有關．

解答 解：A、B表為測量通過霍爾元件的電流，C表測量霍爾電壓，故電表B為毫安表，電表C為毫伏表，故A正確；
B、根據安培定則可知，磁場的方向向下，通過霍爾元件的電流由1流向接線端3，電子移動方向與電流的方向相反，由左手定則可知，電子偏向接線端2，所以接線端2的電勢低于接線端4的電勢，故B錯誤；
C、當調整電路，使通過電磁鐵和霍爾元件的電流方向相反，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，即2/4兩接線端的電勢高低關系不發生改變，故C錯誤；
D、增大${R}_{1}^{\;}$，電磁鐵中的電流減小，產生的磁感應強度減小，增大${R}_{2}^{\;}$，霍爾元件中的電流減小，所以霍爾電壓減小，即毫伏表示數一定減小，故D正確；
故選：AD

點評 解決本題關鍵是理解左手定則與安培定則的應用，注意電子的移動方向與電流方向相反，簡單了解霍爾元件的基本原理．