Question

る

キャリアを決定する考え方が分かりません。負電荷を動かす場合は力は逆向きだから、電子は北向きのローレンツ力を受けるのではないんですか？

第4問 電流が流れている導体や半導体に, 電流と垂直に磁場を加えると、電流
と磁場に垂直な方向に電位差が生じる。これをホール効果という。ホール効果に関
する次の文章を読み, 後の問い (問1~6) に答えよ。(配点 30)
図1のように,板状の半導体を, 3辺がそれぞれ東西南北,鉛直方向を向くよ
うに置き,一定の強さの電流を東から西に流す。図1の地点では,地磁気による鉛
直下向きの磁場があるため、半導体には南北方向の電位差が生じた。なお、図には
示していないが,面Sと面Nの間には、電位差を一定倍率で増幅したうえで測定
できる回路がつながれており、以降の「電位の測定値」は,面Sに対する面Nの
(回路増幅後の)電位の値を表すものとする。また,この地点では,地磁気による水
平方向の磁場は無視できるほど小さいものとする。
磁場
北面N
(西
東
.....
電流
電流
面S
南
図 1
目の実験では、
と重なり合
りように
問1 次の文章中の空欄 ア
.
イ に入れる語の組合せとして最も適当な
ものを,後の①~④のうちから一つ選べ。 20
図1の半導体に電流を流してしばらくたつと, 南側の面Sよりも北側の面N
の電位の方が高くなった。 このとき,面Nは ア
に帯電している。この半
導体のキャリア (電流の担い手) は
イ
である。
0 すき間を広くして、
を増やす。

有
013
ア
①
正
正
イ
ホール(正孔)
電子
③
負
ホール(正孔)
④負電
電子
問2図1での面 SN間の電位の測定値は 0.05Vであった。 これは、地磁気
影響によって生じたものである。 この状態から、磁場の発生源Aを半導仁
近くに設置して,鉛直方向の磁場をかけてしばらくたつと,電位の測定値
1のようになった。 また, 別の磁場の発生源Bを用いて同様の実験を行っ
ころ,電位の測定値は表1のようになった。 仮に、地磁気の影響が無視で
場所で磁場の発生源 A, B を用いてそれぞれ同様の実験を行うと, 電

idである。
彼も合であり、
- ) 条件は
第4問
20
②
Nの方が高電位であることから, Nは正, Sは
負に帯電している。 仮にキャリアをホール(正電荷)
とすると, フレミングの左手の法則より, ホールは
南向きのローレンツ力を受ける。 すると, Sが正に
帯電することになるが,これはさきほどの考察と一
致しない。このため, キャリアは負電荷の電子と考
えられる。
は等しい。
|問1
の点の間隔
定めにくい。
の中央の点の
補足」で述べ
部分の間隔は
を測定する
を測定する方
NU
磁場
+ + + + + + + INS
静電気力
皮の回折とい
小さいとき
になると目立
⇔進む向き
電流の向き
ローレンツ力
合わなかっ
TAVAL 03
ぎて,波が
-られる。こ
S
ようにすれ
表される
ってある)。
キャリアが電子の場合, フレミングの左手の法則
より,電子は南向きのローレンツ力を受ける (図1
を真上から見た上図で電流を表す中指が左向き,磁
場を表す人差し指が紙面奥向き、 力を表す親指が下
向きに対応する)。 このため、電流を流すと徐々に
Nが正, Sが負に帯電していき, 半導体内の電場が
強くなっていく。やがて, 電子が受けるローレンツ
力と静電気力がつり合うようになると, 電子は右
(東) 向きに進むようになる。ま
* JM
問2
7---
谷
21

Answer 1

✨ Best Answer ✨

estj

解答にも書かれていますが、フレミング左手の法則よりローレンツ力の向きは決定します。
中指 : 電流の向き
人差し指 : 磁場の向き
親指 : ローレンツ力の向き
これらにおいて、電流と磁場の向きは、すでに与えられており、キャリアに依存してません。
よって電子orホールのどちらでもローレンツ力はこの場合南向きです。

る

解答ありがとうございます。自分の勘違いでした。｢負電荷の場合は運動の向きと逆向き｣ではなく｢負電荷の場合は電流の向きと逆向き｣と誤って覚えていました。ご丁寧にありがとうございました。🙇🏻