據(jù)報道,我國實施的“雙星”計劃所發(fā)射的衛(wèi)星中放置一種磁強計(霍爾元件傳感器),用于測定地磁場的磁感應強度等研究項目.磁強計的原理如圖所示,電路中有一段金屬導體,它的橫截面是寬為a、高為b的長方形,放在沿y軸正方向的勻強磁場中,導體中通有沿x軸正方向、電流強度為I的電流.已知金屬導體單位體積中的自由電子數(shù)為n,電子電量為e.金屬導電過程中,自由電子所做的定向移動可視為勻速運動.測出金屬導體前后兩個側(cè)面間的電勢差為U.則:
(1)金屬導體前后兩個側(cè)面哪個電勢較高?
(2)求磁場磁感應強度B的大小.
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(1)電子定向移動的方向沿x軸負向,所以電子向前表面偏轉(zhuǎn),則前表面帶負電,后表面失去電子帶正電,后側(cè)面的電勢較高.                               
(2)當金屬導體中自由電子定向移動時受洛倫茲力作用向前側(cè)面偏轉(zhuǎn),使得前后兩側(cè)面間產(chǎn)生電勢差,當電子所受的電場力與洛倫茲力平衡時,前后兩側(cè)面間產(chǎn)生恒定的電勢差.因而可得e?
U
a
=Bev

q=n(abvt)e
I=
q
t
=nevs

由以上幾式解得磁場的磁感應強度 B=
nebU
I

答:(1)后側(cè)面的電勢較高.
(2)磁場磁感應強度B的大小為B=
nebU
I
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