Care este efectul Hall?

Dacă întrebați o persoană familiarizată cu fizica la nivelul cunoștințelor de bază despre efectul Hall și unde este aplicat, nu puteți obține un răspuns. Surprinzător, acest lucru se întâmplă destul de des în realitățile lumii moderne. De fapt, efectul Hall este utilizat în multe dispozitive electrice. De exemplu, unitățile populare de dischetă 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 (CD și DVD). 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, efectuând experimente cu o placă de conducere, a descoperit un fenomen neobișnuit, la prima vedere, despre apariția unui potențial (tensiune), în interacțiunea unui curent electric și a unui câmp magnetic. Dar despre totul în ordine.

Să facem un mic gând: a lua o placă metalică și lăsați-o să curgă curentul electric. Apoi, plasăm-o într-un câmp magnetic extern astfel încât liniile de intensitate a câmpului să fie orientate perpendicular pe planul plăcii conductoare. Ca rezultat, pe fețe apare o diferență de potențial (în direcția curentului) . Acesta este efectul Hall. Motivul apariției sale este faimoasa forță Lorentz.

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

Uh = Eh * H,

Unde H este grosimea plăcii; Eh este puterea câmpului extern.

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

Deoarece densitatea curentului J este egală cu produsul concentrației de încărcări, viteza lor și valoarea unitară 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 conductivitatea găurilor este observată. De exemplu, acesta este cadmiu, beriliu și zinc. Studiind efectul Hall în semiconductori, nimeni nu sa îndoit de faptul că purtătorii de încărcături sunt "găuri". Cu toate acestea, după cum sa indicat deja, aceasta se aplică la metale. Se credea că în distribuția încărcărilor (formarea potențialului Hall), vectorul 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 dintre proprietățile conductivității unui gaz de electroni bidimensional (particulele se pot mișca liber numai în două direcții) în condiții de temperatură ultraviolete și câmpuri magnetice externe ridicate. Când a studiat acest efect, a fost descoperită existența "fracționalității". Unul are impresia că taxa nu este formată de transportatori individuali (1 + 1 + 1), ci de părțile componente (1 + 1 + 0,5). Cu toate acestea, sa dovedit că nu există încălcări ale legilor. În conformitate cu principiul Pauli, în jurul fiecărui electron dintr-un câmp magnetic se formează un vortex special 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 canale de flux magnetic. Aceste particule noi sunt tocmai cauza rezultatului fracționat cu efectul Hall.