高校物理「磁気」ホール効果に関する問題�@

高校物理「磁気」ホール効果に関する問題�@

◆問題

鉛直上向き磁束密度Ｂの一様な磁場中に、縦３ｈ，横６ｈ，高さｈの直方体の形をした金属を水平に置き、一定の電流Ｉを左から右に流したところ、ホール効果の現象が生じた。電子の電荷を−ｅ，金属中の単位体積あたりの電子数をｎ，金属中の電子の速さをｖとして次の問いに答えよ。

(1) 電子が磁場から受ける力の大きさを求めよ。


参考図(直方体の金属を真横から見た図)

　┌─────┐
─┤　　　　　├─
　└─────┘
　　　↑
この金属に左から右へ電流Ｉが流れている


↓解答解説はお知らせの下↓


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◆解説

今回の問題のように、金属などの中を流れる電流に対して、垂直に磁場をかけると、電流と磁場の両方に垂直な方向に起電力が生じます。この現象をホール効果といいます。

その他いろいろ説明が書いてありますが、今回の問題は要するに、

「磁束密度Ｂの磁場中を磁場に対して垂直に速さｖで進む電荷−ｅの粒子にかかる力」

を求めれば良いですね。
普通にローレンツ力の公式ｆ＝ｑｖＢの通りです。

そのまま公式に入れれば、

ｆ＝−ｅｖＢ

ですが、力の大きさなので正の数にして、求める力の大きさは

ｆ＝ｅｖＢ

となります。


次の問題→金属面に生じた電位差


◆関連項目
ローレンツ力
電気・磁気まとめ

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