霍爾效應是電磁基本現(xiàn)象之一,在現(xiàn)代汽車上廣泛應用霍爾器件:ABS系統(tǒng) 中的速度傳感器、汽車速度表等.如圖1,在一矩形半導體薄片的P、Q間通入電流I,同時外加與薄片垂直的磁場B,在M、N間出現(xiàn)電壓U
H,這個現(xiàn)象稱為霍爾效應,U
H稱為霍爾電壓,且滿足U
H=k
,式中k為霍爾系數(shù),由半導體材料的性質(zhì)決定,d為薄片的厚度.利用霍爾效應可以測出磁場中某處的磁感應強度B.
(1)為了便于改變電流方向作研究,設計如圖2的測量電路,S
1、S
2均為單刀雙擲開關,虛線框內(nèi)為半導體薄片(未畫出).為使電流從P端流入,Q端流出,應將S
1擲向
(填“a”或“b”),S
2擲向
(填“c”或“d”).
(2)已知某半導體薄片厚度d=0.40mm,霍爾系數(shù)為1.5×10
-3V?m?A
-1?T
-1,保持待測磁場磁感應強度B不變,改變電流I的大小,測量相應的U
H值,記錄數(shù)據(jù)如表.
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 |
根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內(nèi)圖3中畫出U
H-I圖線,利用圖線求出待測磁場B為
T.
(3)利用上述方法,可以粗略測出磁場的分布.為了更精細測出磁場的分布,可采取的措施有
(A)選用厚度較薄的半導體薄片
(B)選用厚度較厚的半導體薄
(C)選用霍爾系數(shù)k大的半導體薄片
(D)增大電流強度I.