2020年高中物理竞赛-电磁学篇C—14电流和磁力：霍耳效应(共20张PPT)

2020高中物理竞赛 电磁学篇C 一、.霍耳效应 霍耳效应：载流导体薄板放入与板面垂直的磁场中，板上下端面间产生电势差UH的现象 实验表明 RH：霍耳系数，与材料有关 §14-6 霍耳效应 §14-6 二、.机理分析 平衡时 设导体板内自由电子的平均定向速度为 , 单位体积内自由电子数为n §14-6 霍耳电势差 比较可得 §14-6 对正电荷载流子 §14-6 讨论： 导体中自由电子的浓度很大(约1029/m3)，霍耳效应不明显；半导体有明显的霍耳效应 n型半导体：载流子以电子为主 p型半导体：以带正电的空穴为主 测定霍耳系数(或霍耳电势差)：可判定载流子正负，测定载流子浓度 §14-6 §14-7载流导线在磁场中受的力和力矩 一、载流导线在磁场中受的力 取电流元 ， 方向为电流流向 设电流元所在处的磁感应强度为 电流元中所有电子受洛仑兹力之和为 §14-7 ----安培定律 对于任意形状的载流导线 §14-7 [例1]一载有电流I、半径为R的半圆形导线, 放在均匀磁场中, 磁场与导线平面垂直, 求该导线所受安培力 解：建立如图坐标系 所受安培力大小 方向沿径向向外 取电流元 §14-7 由对称性知，合力方向沿y轴正向 方向向上 矢量式: 问题：A到B载流直导线结果如何？ §14-7 解：建立如图的坐标系 任取电流元 [例2]一弯曲通有电流I的平面导线，端点A、B距离为L，均匀磁场 垂直于导线所在平面，求导线所受磁力 §14-7 同理 矢量式: 问题：从A到B的载流直导线结果如何？ §14-7 讨论： 对任意形状的导线，在任意方向的均匀磁场中，可用等效直导线方法计算所受磁力 闭合电流回路在均匀磁场中所受磁力为零 §14-7 [例3]如图的导线，通有电流I，放在一个与均匀磁场垂直的平面上，求此导线受到的磁力 解: 设想添加da 直导线构成闭合回路abcda 建立坐标系 §14-7 又 §14-7 例4在一个圆柱形的磁铁N极的正上上方水平放置一个半径为R的导线环，其中通有顺时针方向（俯视）的电流I。在导线所在的B方向都有与竖直方向成α角。求导线环受的磁力。 解： 如图在导线上取电流元，其受磁力 由对称性知，磁力水平分量矢量和为零 方向竖直向上 §14-