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霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.如图1所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电

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霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.如图1所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压,且满足UH=K
IB
d
,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数.某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数.
作业帮
①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图1所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与___(填“M”或“N”)端通过导线相连.
②已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示.
I(×10-3A) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
UH(×10-3V) 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
根据表中数据在给定区域内(见答题卡)画出UH-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为___×10-3V•m•A-1•T-1(保留2位有效数字).
③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图2所示的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出).为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向___(填“a”或“b”),S2掷向___(填“c”或“d”).
为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中.在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件___和___(填器件代号)之间.
▼优质解答
答案和解析
①根据左手定则得,正电荷向M端偏转,所以应将电压表的“+”接线柱与M端通过导线相连
②UH-I图线如图所示.
作业帮
根据UH=k
IB
d
知,图线的斜率为k
B
d
=k
0.1
0.4×10-3
=0.375,
解得霍尔系数k=1.5×10-3V•m•A-1•T-1
③为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向b,S2掷向c,为了保护电路,
定值电阻应串联在S1,E之间.
故答案为:①M;②如上图所示,1.5(1.4或1.6);③b,c;S1,E.
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