2022-2023学年高二物理竞赛课件：霍耳效应 ( The Hall Effect)

霍耳效应 ( The Hall Effect) h b I 霍耳效应 ( The Hall Effect) 1、什么是霍耳效应 磁场中载流导体上出现横向电势差的现象。 2、解释 + + + + + + + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + - - - - - - n ：载流子浓度 UH 与 B 间 成线性关系 U和I的关系： 2 北 极 光 Aurora Borealis 3. 霍耳效应的应用： (1) 根据霍耳电压的极性，可以判断导体或半导体中载流子的种类，例如半导体中是电子导电还是空穴导电； (2)测定载流子浓度； (3)测量磁感应强度，是目前测量磁场常用的而且比较精确的方法。 h b I + + + + + + + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + - - - - - 5 4. 量子霍耳效应： 量子反常霍耳效应 讨论 (1)方向: x x O R p 右手定则 (2) x = 0 圆心处 I (3) 圆弧，圆心处 B l 只有轴向分量 × × × × × × × × × × × ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 例:求均匀密绕螺线管轴线上的磁场.设其长度为L,横截面半径R,单位长度有 n 匝线圈,电流强度为I. p r 解：dI = nIdl l R θ L dI dl × × × × × × × × × × × ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． dI r l R θ 方向： 右手螺旋 p θ1 θ2 x B O L 讨论 （1）无限长螺线管 （2）半无限长螺线管端点中心处, 例A1点 × × × × × × × × × × × ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． R θ1 θ2 . A1 毕奥-萨伐尔定律  p 大小 方向： 磁场叠加原理 应用 载流直导线的磁场 圆电流轴线上的磁场 螺线管轴线上的磁场 无限长 无限长 方向： 右手定则 解：两极面间的电场大小为： 在电场中取体积元： 则在dV中的电场能量为： 例：一圆柱形电容器，两个极面的半径分别为R1和R2，两极面间充满相对介电常数为 的电介质。求此电容器带有电量Q时所储存的电能。 R1 R2 12 普通电容器能量密度公式也成立 R1 R2 13 例：孤立导体球的电场能 R 孤立导体电容器，能量密度公式同样成立 14 $