Question

4．利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域，如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應(yīng)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(cè)面會形成電壓U，下列說法中正確的是（　　）

• A． 電壓U僅與材料有關(guān)
• B． 若元件的載流子是自由電子，則C側(cè)面電勢高于D側(cè)面電勢
• C． 在測地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應(yīng)保持垂直
• D． 僅增大磁感應(yīng)強度時，電勢差U_CD變大

Answer 1

分析 在霍爾元件中，移動的是自由電子，根據(jù)左手定則判斷出電子所受洛倫茲力方向，從而知道兩側(cè)面所帶電荷的電性，即可知道C、D兩側(cè)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(jù)平衡推導出電勢差U_CD與什么因素有關(guān)．

解答 解：ABD、根據(jù)左手定則，電子向C側(cè)面偏轉(zhuǎn)，C表面帶負電，D表面帶正電，所以D表面的電勢高，
因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(shè)霍爾元件的長寬高分別為a、b、c，有q$\frac{U}$=qvB，I=nqvS=nqvbc，則U_CD=$\frac{BI}{nqc}$．故AB錯誤，D正確．
C、在測地球赤道上方的地磁場強弱時，磁場方向為水平方向，則元件工作面應(yīng)保持豎直．故C錯誤．
故選：D．

點評 解決本題的關(guān)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．