Question

りんご

(3)でローレンツ力を使うとプラスの電荷もマイナスの電荷もM側に寄ってしまうと思ってしまったのですが、なぜ違くなってしまうのですか？？

直方体 (3辺の長さがα, b, c) の半
導体に図のように一様な磁束密度
Bの磁場を+2方向へかけた。 次に,
+y方向に電流を流し, x方向に
発生する電位差 V (MN間)を測定
した。 種々のBの値に対する,Iと
Vの関係がグラフに示してある。
BT
a
N
-y
M00
⑥ +
(g)
a
グラフからVをIとBの関数
として表せ。 ただし, 比例定数を
α とする。 次に, αの値をグラフ
XC
V[V] VBの単位
〔T〕
80
B=0.64
から読み取り,有効数字2桁で単
70
位を付けて書け。
60
B=0.48
50
この関係式は次のような考察か
ら導くことができる。わ
40
B=0.32
30
にな
(2)電流Iの担い手が電子だとする。
20
B=0.16
10
その運動はどちら向きか。 また、
電子の電荷をe, 平均の速さを
0
I[mA]
1 2 3 4 5 6
04
個数密度をn として, I を e,v, nなどを用いて表せ。
(3) 電子は磁場から力を受けて偏在するために電場が発生する。電位
MとNとでどちらが高いか。 また, 電位差 V[V] をv, Bなど
を用いて表せ。
電流の担い手が正電荷+eをもつホールの場合、電位はMとN
とでどちらが高いか。
(5) αをne,c で表せ。また,nの値を有効数字2桁で求めよ。た
だし,e=1.6×10-19〔C〕, c=1.0×10-4〔m〕 とする。
(工学院大)

(3)電子はローレンツ力 evB を +x方向に
受けるためMに集まってくる。 そこでM
は負に,Nは正に帯電する, よって, Nの
電位の方が高い。
NMの向きに電場Eができ, 電子は
++
E
evB
M
N
eE
D

Answer 1

✨ Jawaban Terbaik ✨

ものぐさ

考え方あってますよ。qvBでqとvが両方ともマイナスなので力の向きはキャリアの正負によらず同じになります。

つまりホール効果のキャリアの偏りによって生じた電圧でキャリアが正か負なのかが判断できます。

ものぐさ

ちなみにこの電圧をホール電圧って呼びます

りんご

なるほど！理解しました！回答ありがとうございました！

Answer 2

ととろ

プラスの電荷とマイナスの電荷ではローレンツ力は逆向きにはたらきます

りんご

すいません、私が先程させて頂いた質問で間違えてしまっていました。下が正しい質問になっています。ご確認頂けますと幸いです。

(3)で〇電磁力(❌ローレンツ力)を使うとプラスの電荷もマイナスの電荷もM側に寄ってしまうと思ってしまったのですが、なぜ違くなってしまうのですか？？

ととろ

ローレンツ力はqvBで、力はベクトルだから向きをもっており、その向きはqの符号によって、つまりプラス電荷とマイナス電荷では逆になります
マイナス電荷はMの方向、プラス電荷はNの方向の力を受けてそれぞれ方向に移動します

ととろ

電磁力とローレンツ力は同じ意味です

りんご

回答ありがとうございます！まだ少し分からないことがあるのですが、今回の問題でプラスの電荷についてフレミングの法則を適用すると、プラスの電荷もx軸の正の方向に力を受けるのではないかと思ってしまったのですが、なぜ違うのか教えて欲しいですm(_ _)m

ととろ

電流は正電荷の移動の場合に定義されるので、荷電粒子がマイナスの電子の場合には、電子の移動方向の逆向きに電流が流れたことになります

りんご

このようにプラスの電荷は力を受けると思ったのですが、違うのですか？

ととろ

動くのは電子ですよね？

ととろ

ローレンツ力もフレミングの左手、右手の法則も、右ネジの法則も「電流」の向きを考えます
通常動くのは電子で、その時の電流は電子の運動とは逆方向になります
電子線の流れる方向とローレンツ力を考える時の電流の向きは逆になっています
正電荷を持ったイオンや陽子なら運動方向と電流の向きは同じで力は電子の場合とは逆向きになります

りんご

納得しました！丁寧に教えて頂きありがとうございました！！