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一幅容易误导学生的物理教材插图

范文

王建永

摘要：笔者认为物理教材对霍尔效应原理的叙述，与提供的插图不符，模糊不清，容易误导学生对该现象的理解。本文阐述了霍尔效应的原理，霍尔元件的特点和应用。

关键词：霍尔元件、效应、原理、应用

中图分类号：G633.7 ? 文献标识码：A ? 文章编号：1992-7711（2019）02-0105

高中教材物理选修3-1（103页）图课-1，由于文字敘述过于简略，容易造成学生困惑。霍尔元件是什么导体？猜想一：金属导体，在金属导体内，导电的是自由电子。自由电子定向运动方向与电流方向相反，那么金属板上侧出现的不是正电荷，而是负电荷，与图中标注的相反。猜想二：半导体，但没有指明是P型半导体还是N型半导体？实际上，根据图上标的方向，应该可以确定出霍尔元件采用的是P型半导体。当然也可能编者目的是让学生进行课题研究，故意浅尝辄止，没有阐述透彻，为了便于学生弄清原理，澄清这个模糊概念，笔者对霍尔效应作一更详细的介绍。

一、什么是霍尔效应

将通有电流的导体置于磁场B之中，磁场B方向与电流IH方向垂直，如图所示，经下面的分析可以得出，在导体中垂直于磁场B方向和电流IH方向上会产生一个横向电势差UH.这种物理现象是美国物理学家霍尔在1879年发现的，因此称为霍尔效应。

霍尔效应对于金属来说现象并不明显，但是对于半导体，现象却非常显著。半导体材料有N型和P型两种，N型半导体载流子为电子，带负电;P型半导体载流子为空穴，相当于带正电的粒子。

二、霍尔效应的原理

三、霍尔效应的应用

利用霍尔效应可以判断半导体材料的导电类型，测定载流子浓度等重要参数，因此霍尔效应是研究半导体材料的重要手段。

由④式可知，如果已知霍尔片的灵敏度KH，只要分别测出霍尔电流IH及霍尔电势UH，就可算出磁场B的大小。由于霍尔效应建立电场所需时间很短（约10-12～10-14s），因此通过霍尔元件的电流采用直流或交流都可以，即利用霍尔效应既能测量直流磁场，也能测量交流磁场。

可以利用霍尔效应制成磁敏传感元件，把磁信号转换成电信号，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。因此，霍尔效应在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到了广泛的应用。

参考文献：

[1] 马文蔚.物理学（中册第四版）.高等教育出版社，1999（11）.

[2] 王化祥，张淑英.传感器原理及应用.天津大学出版社，1988（4）.

（作者单位：陕西省西北工业大学附中 710072）

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