2021-2022学年高二物理竞赛课件：霍耳效应.pptx

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1、霍耳效应霍耳效应频率与半径无关频率与半径无关到半圆盒边缘时到半圆盒边缘时回旋加速器原理图回旋加速器原理图NSBON1.回旋加速器回旋加速器I霍耳电压霍耳电压霍耳霍耳系数系数+-UH比沿比沿I方向的电势降方向的电势降UI小得多小得多 量子霍尔效应量子霍尔效应（1980年）年）霍耳电阻霍耳电阻I+-P 型半导体型半导体+-霍耳效应的应用霍耳效应的应用2）测量磁场测量磁场霍耳电压霍耳电压1）判断半导体的类型判断半导体的类型+-N 型半导体型半导体-I+-S安安 培培 力力洛伦兹力洛伦兹力 由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏观上看起来受到了磁场的作用

2、力宏观上看起来受到了磁场的作用力.安培定律安培定律 磁场对电流元的作用磁场对电流元的作用力力 有限长载流导线所受的安培力有限长载流导线所受的安培力 安培定律安培定律 注意注意:两电流元作用力一般两电流元作用力一般不遵循牛顿第三定律不遵循牛顿第三定律大小大小方向右手法则方向右手法则例例1.1.计算长为计算长为L L的载流直导线在均匀磁场的载流直导线在均匀磁场B B中所受中所受的力。的力。IB解：解：PL解解 取一段电流元取一段电流元 结论结论 任意平面载任意平面载流导线在均匀磁场中所流导线在均匀磁场中所受的力受的力,与其始点和终与其始点和终点相同的载流直导线所点相同的载流直导线所受的磁场力相同受

3、的磁场力相同.例例 2 求求 如图不规则的平如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知的力，已知 和和 .解：取图示坐标系，因为水解：取图示坐标系，因为水平导线处于不均匀磁场中，平导线处于不均匀磁场中，今取一电流元，该处磁今取一电流元，该处磁场大小场大小方向：方向：例例3 3 载流载流I I1 1的无限长直导线一侧，有另一导线的无限长直导线一侧，有另一导线ABAB水水平放置，长为平放置，长为l，通有电流，通有电流I I2 2 ，近端与，近端与I I1 1相距为相距为d d,两两者在同一平面，求者在同一平面，求(1)AB(1)AB导线受磁力大小和方向；导线受磁力

4、大小和方向；(2)(2)将将A A端固定，则磁力对端固定，则磁力对A A的力矩为多少？的力矩为多少？电流元受力电流元受力方向图示方向图示I I1 1I I2 2dlABxoxdx则则方向图示方向图示对对A的磁力矩的磁力矩磁力矩沿逆时磁力矩沿逆时针方向针方向I I1 1I I2 2dlABxoxdxExEx图示一通以电流图示一通以电流 的无限长直导线一侧放置的无限长直导线一侧放置一通有电流一通有电流 的等腰直角三角形线圈，且与直的等腰直角三角形线圈，且与直导线共面，已知一直角边与导线平行，相距为导线共面，已知一直角边与导线平行，相距为b b，直角边长为，直角边长为a a，求线圈中各导线受力，求线圈中各导线受力.M,N O,PMNOPI磁力矩：磁力矩：磁场中的载流线圈磁场中的载流线圈 磁偶极子磁偶极子如图如图 均匀均匀磁场中有一矩形载流线圈磁场中有一矩形载流线圈MNOP