8. 霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示,在一矩形半导体薄片的
P、
Q间通入电流
I,同时外加与薄片垂直的磁场
B,在
M、
N间出现电压
UH,这个现象称为霍尔效应,
UH称为霍尔电压,且满足
,式中
d为薄片的厚度,
k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量
UH时,应将电压表的“+”接线柱与
_________(填“
M”或“
N”)端通过导线相连;
(2)已知薄片厚度
d=0.40mm,该同学保持磁感应强度
B=0.10T不变,改变电流
I的大小,测量相应的
UH值,记录数据如下表所示:
I(×10-3A) | 3.0 | 6.0 | 9.0 | 12.0 | 15.0 | 18.0 |
UH(×10-3V) | 1.1 | 1.9 | 3.4 | 4.5 | 6.2 | 6.8 |
根据表中数据在给定区域内(见答题卡)画出
UH-I图线
_______________,利用图线求出该材料的霍尔系数为
_______________(保留2位有效数字);
(3)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量电路,S
1、S
2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流从
Q端流入,
P端流出,应将S
1掷向
_______(填“
a”或“
b”),S
2掷向
_______(填“
c”或“
d”);
为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中,在保持其他连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件
____________和
__________(填器件代号)之间。