高校物理

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5分でわかる!ホール効果とは?

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5分でわかる!ホール効果とは?

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この動画の要点まとめ

ポイント

ホール効果とは

高校物理 電磁気67 ポイント1 全部

これでわかる!
ポイントの解説授業
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導線中を流れる電流に対して、垂直に磁場をかけると、電流と磁場の両方に垂直な方向に起電力が生まれます。この現象を ホール効果 といいます。

ローレンツ力により、電荷の偏りが生じる

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具体的に、電流Iが流れる直方型の導体を例に考えていきましょう。

高校物理 電磁気67 ポイント1 上の図

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電流Iが右向きに流れ、磁束密度Bの一様な磁場が上向きにかかっています。この導体を真上から見てみましょう。

高校物理 電磁気67 ポイント1 下の図 +と―全てカット 四角の中は、-の電子とvの矢印のみあり

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導体を上から見ると、磁場は裏から表に向かう方向となります。電流Iが右向きのとき、導体内部の自由電子は左向きに移動していますね。

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電子が磁場の中を移動するとき、 ローレンツ力f がはたらきます。右ねじの法則を用いると、右手の4本指を電流Iの向きから磁束密度Bの向きに回したときの親指の向きがローレンツ力の向きになります。したがって、 ローレンツ力fは下向き にはたらくことが分かります。その 大きさ は、公式より、 f=evB です。

高校物理 電磁気67 ポイント1 下の図 image03に-電子から下向きの矢印と、点線の放物矢印がくわわる

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移動する電子に下向きのローレンツ力がはたらくと、左向きに移動していた電子は手前のP側に移動をしますね。つまり、徐々にP側がマイナスに帯電し、反対のQ側がプラスに帯電するのです。

高校物理 電磁気67 ポイント1 下の図 image04に、+と―がくわわる

(ローレンツ力)=(静電気力)のつりあい

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P側がマイナス、Q側がプラスに帯電したことにより、PQ間には 電場E が生まれます。電場Eの向きは Q→Pの向き ですね。 電気量-eの電子が受ける静電気力の大きさはeE となります。

高校物理 電磁気67 ポイント1 下の図

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電場Eの値が大きくなればなるほど、静電気力eEは増加し、やがて、 上向きの静電気力eEと下向きのローレンツ力fがつりあう ときがきます。上下の力がつりあったところで、電子は再び移動をはじめます。

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このように 電流の流れている導体に垂直に磁場をかける と、 電子の移動によって導体の両側に電位差が生まれる ことを ホール効果 と言います。

高校物理 電磁気67 ポイント1 クマちゃん囲み

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

ホール効果とは?
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