汪家军
摘要：物理是高中课堂的必修课程之一，为提高该课程的学习效率。本文专门针对高中的物理教学之中的霍尔效应以课题研究的形式进行了研究和探讨，在此过程中进行了总结、分析以及策略的提出，希望为促进高中生的物理学习提供积极有价值的案例参考。
关键词：霍尔效应；课题研究
一、简介
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（AHHll，855—938）于879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
二、霍尔效应的发展
在霍尔效应发现约00年后，德国物理学家克利青（KlusvKltz，943-）等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍尔效应（运动电荷受到了磁场的作用力，从而运动方向发生偏转，这个力通常叫做洛伦兹力，它为荷兰物理学家HA洛伦兹首先提出，故得名。），这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一，克利青为此获得了985年的诺贝尔物理学奖。
之后，美籍华裔物理学家崔琦（DlChTsu，939-）和美国物理学家劳克林（RbrtBLuhl，950-）、施特默（HrstLStrr，949-）在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应，这个发现使人们对量子现象的认识更进一步，他们为此获得了998年的诺贝尔物理学奖。
三、霍尔效应的解析、與影响霍尔电压的因素的分析。
所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体，半导体中的载流了时，产生横向电位差的物理现象，故可如下分析影响因素。发生霍尔效应的一段导体，L为导体厚度，d的宽度，I是通过导休的电流，B是所加磁场强度，查得霍尔电压U=KIB/d其中K是霍尔系数，为单位体积内自由电数即载流子浓度
根据霍尔效应，我们可以得出磁场的作用效果使运动电子受到一个向上的洛伦兹力
F洛=VB……（）
而产生的电场，完全阻碍了使电子在洛仑兹力方向上的运动效果，使电子受到与F洛大小相同方向相反的电场力：F电=E（E表示产生场强的大小）……（2）
场强E与U存在如下关系：U=EL……（3）
故联（2）、（3）可得：F电=U/L……（4）
I=sV=LdV……（5）故联（）（5）可得，F洛=IB/Ld……（6）
由两个力对电子的作用效果可得：F洛=F电……（7）U/L=IB/（dL）……（8）
化简：U=IB/（d）……（9）K=/d
所以由（9）我们可以认识到影响输出霍尔电压大小的因素有磁场B，通过电流的大小I以及K的大小即/的大小和导体宽度d。并且对于同一材料制成的霍尔元件，K的值相同。即K由其材料性质决定，而且K的不同，霍尔元件对于磁场的感应能力也就不同。
四、霍尔效应在高考中的应用
磁流体发电机所依据的基本原理就是霍尔效应。如图-3所示，等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生偏转而聚集到A、B板上，产生电势差。设A、B平行金属板的面积为S，相距L，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感应强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通过A、B板间时，A、B板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势。此时离子受力平衡：Eq=qvB，E=Bv，ε=EL=BLv。电源内阻
。
2电磁流量计根据霍尔效应其原理可解释为。一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动。导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下横向偏转，、b间出现电势差。当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，、b间的电势差就保持稳定。由qvB=Eq=
，可得v=
，流量Q=sv=
高考大纲新增的许多知识点更有利于试题的情景与生活实际、与科技应用、与近现、代物理知识相联系。近年来，霍尔效应在科学技术的许多领域如测量技术、电子技术、自动化技术等得到广泛应用。在平时对学生进行能力训练时，它可作为较好的训练素材之一。
五、结语
霍尔效应目前在我们日常生活和工作中的应用十分广泛，迄今为止，已在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有：在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关，等等。随着我国科学技术的不断进步，对霍尔效应在各种方面的应用研究也日益增多，而且，通过课题研究，不仅有利于学生更好的了解物理，培养学生们学习物理的兴趣，也有利于增强学生的思考能力，因此，本课题的研究是有一定的理论和现实意义的。
文章来源于：神州·上旬刊