一幅容易誤導學生的物理教材插圖

王建永

摘要：筆者認為物理教材對霍爾效應原理的敘述，與提供的插圖不符，模糊不清，容易誤導學生對該現象的理解。本文闡述了霍爾效應的原理，霍爾元件的特點和應用。

關鍵詞：霍爾元件、效應、原理、應用

中圖分類號：G633.7 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1992-7711（2019）02-0105

高中教材物理選修3-1（103頁）圖課-1，由于文字敘述過于簡略，容易造成學生困惑?；魻栐鞘裁磳w？猜想一：金屬導體，在金屬導體內，導電的是自由電子。自由電子定向運動方向與電流方向相反，那么金屬板上側出現的不是正電荷，而是負電荷，與圖中標注的相反。猜想二：半導體，但沒有指明是P型半導體還是N型半導體？實際上，根據圖上標的方向，應該可以確定出霍爾元件采用的是P型半導體。當然也可能編者目的是讓學生進行課題研究，故意淺嘗輒止，沒有闡述透徹，為了便于學生弄清原理，澄清這個模糊概念，筆者對霍爾效應作一更詳細的介紹。

一、什么是霍爾效應

將通有電流的導體置于磁場B之中，磁場B方向與電流IH方向垂直，如圖所示，經下面的分析可以得出，在導體中垂直于磁場B方向和電流IH方向上會產生一個橫向電勢差UH.這種物理現象是美國物理學家霍爾在1879年發現的，因此稱為霍爾效應。

霍爾效應對于金屬來說現象并不明顯，但是對于半導體，現象卻非常顯著。半導體材料有N型和P型兩種，N型半導體載流子為電子，帶負電;P型半導體載流子為空穴，相當于帶正電的粒子。

二、霍爾效應的原理

三、霍爾效應的應用

利用霍爾效應可以判斷半導體材料的導電類型，測定載流子濃度等重要參數，因此霍爾效應是研究半導體材料的重要手段。

由④式可知，如果已知霍爾片的靈敏度KH，只要分別測出霍爾電流IH及霍爾電勢UH，就可算出磁場B的大小。由于霍爾效應建立電場所需時間很短（約10-12～10-14s），因此通過霍爾元件的電流采用直流或交流都可以，即利用霍爾效應既能測量直流磁場，也能測量交流磁場。

可以利用霍爾效應制成磁敏傳感元件，把磁信號轉換成電信號，將物體的運動參量轉變為數字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開關的功能。因此，霍爾效應在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到了廣泛的應用。

參考文獻：

[1] 馬文蔚.物理學（中冊第四版）.高等教育出版社，1999（11）.

[2] 王化祥，張淑英.傳感器原理及應用.天津大學出版社，1988（4）.

（作者單位：陜西省西北工業大學附中 710072）