2021-2022学年高二物理竞赛课件：霍尔效应（15张PPT）

1、霍尔效应 例. 一由南指向北均匀的磁场, 磁感应强度B=1.5T。如果有一个5.0MeV的质子沿竖直向下的方向通过磁场，问作用在质子上的力有多大？(质子质量m=1.6710-27kg)解：方向向东+ + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - -离子源1. 速度选择器(selector of velocity)FmFevE 取得了速度选择的目的。 B电荷在电场和磁场中运动的实例+ 改变E与B的比值。可以选择不同速度的粒子。2. 质谱仪(mass spectrograph)质谱仪是研究物质同位素的仪器。RN ：离子源P：速度选择器 荷质比：

2、q、v、B不变，R与m成正比，同位素按质量大小排列+- P N B3. 回旋加速器(cyclotron)回旋加速器是原子核物理、高能物理等实验研究的一种基本设备。通过半圆盒的时间：V B振荡周期：频率：粒子动能：4. 磁聚焦(magnetic focus)轴对称磁场(短线圈) 磁透镜(电子显微镜)h近似相等均匀磁场，且 很小：5. 磁约束(magnetic leash)应用于受控热核聚变(磁约束、惯性约束)横向:在强磁场中可以将离子约束在小范围，脱离器壁。 纵向:非均匀磁场。 反射磁镜磁瓶:离子在两磁镜间振荡。 霍尔效应(Hall effect)方向向上，形成(2) 用电子论解释载流子q =

3、-e，漂移速率yzUBxI+ + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - dbU1U2 -vFeFm动态平衡时：(1) 现象：导体中通电流I，磁场 垂直于I，在既垂直于I，又垂直于 方向出现电势差U。附：应用磁聚焦现象求荷质比U阴极控制极阳极BlhT=vcosv0qB=2mU阴极控制极阳极Bl=lv0 xTn调节B ,使比值为正整数n , 即:lv0 xT12Umve20 x=BT=2me又因为:nBm2=8Ue2l22所以:=(1.758819620.00000053)1011C/kgmeyzUHBxI+ +

4、+ + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - dbU1U2 -vFeFm令： 若图示电流由正电荷流动形成，则UH反向，由此可确定半导体类型。RH ：霍尔系数E+安培力(Ampere force)设：电子数密度 n电流元截面积 S电流元中的电子数: nSdl作用在电流元上的作用力：洛仑兹力：电流强度：1. 载流导线在磁场中受力IBS-任意形状载流导线在磁场中受安培力：大小:方向: 右螺旋实验验证:平行长直电流间的相互作用“安培”的定义 dF12单位长度受力：B1B2设： I1=I2 =1(A)，a=1maI1I2dl1dF21dl2 “安培”的定义：两平行长直导线相距1m，通过大小相等的电流，如果这时它们之间单位长度导线受到的磁场力正好是210-7Nm-1时，就把两导线中所通过的电流定义为“1安培”。计算安培力步骤： 1、沿电流方向任意选取电流元为受力对象。 2、确定该电流元所在点的 B 、写出 dF 的表达式、并确定 dF 的方向。 3、建立坐标，写出 dF 的坐标分量式 。（若 dF 分布具有对称性，分量式可少写