Question

tkhsre

ホール効果についてなのですが、磁場から受ける力と電場から受ける力がつり合うと電子は画像のy軸方向に動くのですか？
教えてください🙏

AZ
IC
まる。
きさ f = evB〔N〕 のローレンツ力を軸
このため、面Qは負に,面Pは正に帯電し,x軸の正の向きに電界が生じる。
Step② 時間が経過した後
x軸方向の電界の強さをE[V/m] とすると,自由電子は電界の向きと
反対に大きさ F=eE〔N〕の力を受ける。やがて, ローレンツ力と電界か
ら受ける力がつり合う (evB=eE) と, 自由電子はy軸方向に直進するよ
うになり,面Pと面Qとの間に一定の電位差 V〔V〕 が生じる。 よって 電
位差Vは,次式で表される。
I
V=Ed=vBd=
endh
y
enh
I
また,式(20) より B= V である。
金属に比べて半導体はnが小さいの
で, V〔V〕が大きくなって測定しやす
く, 磁束密度の測定に利用されている。
(a)
(b)
V
面P
図 22 ホール効果
B
xBd=
面Q
IB
enh
(20)
面P
7
面Q
+
+
Check
<Check
V=Ed (p.23 式 (10))
I=enSv(p.45 式 (2))
BOMFeE
+
S=dh
V
'f=evB
BA
+
E
E
+ 高
V
1.E
20

Answer 1

ジャスタウェイ

まず金属に電流を流すと、自由電子はy軸方向に直進します。

しかしながら、この金属のz軸方向に磁場がかかってしまうと、ローレンツ力によって自由電子はx軸方向にも力を受けます。

したがって、自由電子はy軸方向に直進せず、xy平面で斜めに運動してしまうのです。

しかしここでx軸方向に電場をかけ、ローレンツ力とつり合うようにすると、自由電子にはたらくx軸方向の力は見かけ上0になるので、自由電子はもと通りy軸方向を直進するようになるのです。

tkhsre

電場による力の向きはx軸の負方向ではありませんか？

ジャスタウェイ

この図で見れば電子は左に運動してるので、電流は右に流れます。

ローレンツ力を考える「電・磁・力」は電流の電なので、フレミングの左手の法則などの方法により、x軸方向に力が働くことがわかります。

tkhsre

ローレンツ力は確かにx方向に動くのは分かるのですが、最初の【まず金属に電流を流すと、自由電子はy軸方向に直進します。】のy軸方向ではなくx軸方向の負方向ではありませんか？

ジャスタウェイ

すみません、ここでは軸の正負の方向について明記してませんでしたね。

詳しく書くと、
金属に「y軸の正の方向」に電流を流すと、自由電子は「y軸の負の方向」に直進します。
となりますね。