Care este efectul Hall?

Dacă întrebiți o persoană familiarizată cu fizica la nivelul cunoștințelor de bază despre efectul Hall și unde este aplicat, nu puteți obține un răspuns. În mod surprinzător, în realitățile lumii moderne acest lucru se întâmplă destul de des. De fapt, efectul Hall este utilizat în multe dispozitive electrice. De exemplu, unitățile populare de dischete de pe computer au determinat poziția inițială a motorului cu ajutorul generatoarelor Hall. Senzorii corespunzători au "migrat" la schemele de unități moderne pentru CD-uri (atât CD-uri, cât și DVD-uri). În plus, domeniile de aplicare includ nu numai diferite instrumente de măsurare, ci chiar și generatoare de energie electrică bazate pe conversia căldurii într-un flux de particule încărcate sub acțiunea unui câmp magnetic (MHD).

Edwin Herbert Hall în 1879 an, efectuarea de experimente cu o placă conductoare, desfrânată găsit la prima vedere, potențialul de apariție a unui fenomen (stres), în interacțiunea câmpului magnetic curent și electric. Dar despre totul în ordine.

Să facem un mic experiment miniatural: luați o placă metalică și lăsați-o să ruleze curent electric. Apoi, l-am pus în exterior câmp magnetic astfel încât liniile câmpuri puternice au fost orientate perpendicular pe planul plăcii conductoare. Ca rezultat, pe fețele (peste direcția curentului) există o diferență potențială. Acesta este efectul Hall. Motivul apariției sale este bine-cunoscut forța lui Lorentz.

Există o modalitate de a determina valoarea tensiunii rezultate (uneori numită potențial Hall). Expresia generală are forma:

Uh = Eh * H,

unde H este grosimea plăcii, Eh este intensitatea câmpului extern.

Deoarece potențialul apare din redistribuirea purtătorilor de sarcină într-un dirijor, acesta este limitat (procesul nu continuă pe termen nedefinit). Deplasarea transversală a sarcinilor se oprește în momentul în care valoarea forței Lorentz (F = q * v * B) este egalizată cu contracția q * Eh (q este încărcătura).

deoarece densitatea curentului J este egal cu produsul concentrației de încărcare, viteza lor și valoarea unitară a q, adică,

J = n * q * v,

respectiv,

v = J / (q * n).

Aceasta implică (prin legarea formulei de forță):

Eh = B * (J / (q * n)).

Combinați toate cele de mai sus și determinați potențialul Hall prin valoarea încărcării:

Uh = (J * B * H) / n * q).

Efectul Hall ne permite să afirmăm că uneori în metale, nu electronice, dar se observă conductivitatea găurilor. De exemplu, acesta este cadmiu, beriliu și zinc. Studiind efectul Hall în semiconductori, nimeni nu sa îndoit de faptul că încărcătoarele de încărcătură sunt "găuri". Cu toate acestea, după cum sa indicat deja, acest lucru se aplică la metale. Se credea că în distribuția încărcărilor (formarea potențialului Hall), un vector comun va fi format din electroni (semnul negativ). Totuși, sa dovedit că electronii nu sunt creați în domeniu deloc. În practică, această proprietate este utilizată pentru a determina densitatea purtătorilor de sarcină într-un material semiconductor.

Nu mai puțin cunoscut este efectul Hall cuantic (1982). Este una din proprietățile conductivității unui gaz electron de două dimensiuni (particulele se pot deplasa liber numai în două direcții) în condiții de temperatură ultraviolete și câmpuri magnetice externe înalte. Când a studiat acest efect, a fost descoperită existența "fracționalității". Sa impresionat că încărcătura nu este formată de transportatori unici (1 + 1 + 1), ci de componente (1 + 1 + 0,5). Cu toate acestea, sa dovedit că nu există încălcări ale legilor. În conformitate cu Principiul lui Pauli, în jurul fiecărui electron într-un câmp magnetic un vortex special este creat din quanta fluxului în sine. Cu intensitatea crescândă a câmpului, apare o situație în care corespondența "un electron = un vortex" încetează să mai fie satisfăcută. Fiecare particulă are mai multe cantitati fluxul magnetic. Aceste particule noi sunt tocmai cauza rezultatului fracționat cu efectul Hall.