霍尔效应及两种常见的电磁仪器教学课件

连贯动作
v
练习：电磁流量计（2001年理综全国卷）
• 24．电磁流量计广泛应用于测量可导 电流体（如污水）在管中的流量（在 单位时间内通过管内横截面的流体的 体积）。为了简化，假设流量计是如 图所示的横截面为长方形的一段管道 ，其中空部分的长、宽、高分别为图 中的a、b、c。
• 流量计的两端与输送流体的管道相连 接（图中虚线）。图中流量计的上下 两面是金属材料，前后两面是绝缘材 料。现于流量计所在处加磁感强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两 面。当导电流体稳定地流经流量计时 ，在管外将流量计上、下两表面分别 与一串接了电阻R的电流表的两端连接 ，I表示测得的电流值。已知流体的电 阻率为ρ ，不计电流表的内阻，则可 求得流量为
长方体Biblioteka Baidu体的 上表面
通以自 左向右 的电流
I
v f v
v f v
v f v f f
f
正电荷不移 动，不受洛 伦兹力
负电荷向电流反方 向移动，故受向下 的洛伦兹力
长方体导体的 下表面
微观解释
v
v
v
上、下表面就出现 横向电势差
v v
v
上表面就冗余正电荷 这就是对金属导体的霍尔效应的微观解释 下表面积聚负电荷
霍尔效应 及两种常见 的电磁仪器
d
B
I
引子
h
如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放 在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中 ，当电流I通过导体板时，在导体板的上侧 面A和下侧面D间会产生电势差U，这种现 象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太 强时，U、I和B间的关系为U＝kBI/d 式中k称为霍尔系数
载流电解质溶液不产生霍尔效应
I
磁流体发电机
磁流体发电机 的上极板
V
等离子体束射入磁场
磁流体发电机 的下极板
磁流体发电机
等离子体束射入磁场
测速仪原理
刻度为流速的 “伏特表”
v
电解质溶液流过
d
若加上图示方向磁场，则电解质溶 液流速不同使伏特表产生不同示数
分解动作
v
直至qE=qvB 时结束， 先进入磁场区的离子在洛伦兹力作 此时qU/d=qvB, 再进入磁场区的离子沿原来的方向流过 用下向上下方向偏转形成附加电场 以后保持动态平衡 解得v＝U/（Bd）
设电流I是由电子的定向流动形成的 ，电子的电量为e，定向移动平均速 度为v。回答下列问题：
• 1、达到稳定状态时，导体板上侧面A的电 势（ ）下侧面D的电势（填“高于”“低于”或“
等于”）
• 2、电子所受的洛伦兹力的大小为（ ） • 3、当导体板上下两侧的电压为U时，电子 所受静电力的大小为（ ） • 4、用n表示导体板的单位体积内的电子数 ，求霍尔系数K
内容提要
1、霍尔效应 2 、磁流体发电机 3 、测速仪（电磁流量计）
霍尔效应的概念
所谓霍尔效应，是指磁场作用 于载流金属导体、半导体中的 载流子时，产生横向电势差的 物理现象。金属的霍尔效应是 1879年被美国物理学家霍尔发 现的。
横向：与I方向和B的方向都垂直的方向
I
B
U
微观解释
加上垂直于长方体导体 的前后表面、由后表面 指向前表面的匀强磁场