Zjawisko Halla: Różnice pomiędzy wersjami

Dodane 5 bajtów ,  9 lat temu
m
WP:SK, kat.
(Napięcie Halla, dodanie opisu parametru B)
m (WP:SK, kat.)
[[Plik:Hall effect.png|thumb|250px|Efekt Halla<br />
1. Elektrony,
2. Element Halla,
3. Magnesy,
4. Pole magnetyczne,
5. Źródło zasilania
]]
 
Niech przewodnik będzie prostopadłościanem o bokach ''a, b, c''. Jeśli wzdłuż przewodnika (równolegle do ''a'') płynie prąd o natężeniu ''I'' (nadając nośnikom prądu [[prędkość unoszenia]] <math>{\vec v_u}</math>), zaś prostopadle do powierzchni przewodnika (równolegle do ''c'') skierowane jest pole magnetyczne o indukcji <math>{\vec B}</math>, to na nośniki prądu o [[ładunek elektryczny|ładunku]] ''q'' w kierunku ''b'' działa siła Lorentza:
 
:: <math>{\vec F} = q {\vec v_u} \times {\vec B}</math>
 
odchylając te ładunki do jednej ze ścianek. W ten sposób między tą ścianką a ścianką do niej przeciwną wytwarza się różnica gęstości ładunków, a więc i [[pole elektryczne]] o natężeniu <math>{\vec E}</math>, które może być wyrażone przez różnicę [[potencjał elektryczny|potencjałów]]. Na kolejne nośniki działa też zatem siła kulombowska. Wypadkowa siła jest równa:
 
:: <math>{\vec F} = q {\vec v_u} \times {\vec B} - q {\vec E}</math>
 
 
W stanie równowagi, kiedy siła Lorentza i kulombowska równoważą się. Co prowadzi do równania:
 
:: <math> {\vec v_u} \times {\vec B} = {\vec E}</math>
lub
:: <math>U_H = \frac{IB}{nqc} = \frac {RIB} c</math>
gdzie:
: ''n'' - [[Koncentracja (fizyka)|koncentracja]] nośników,
: ''q'' - ładunek nośnika prądu (elektrony bądź dziury)
: ''c'' - grubość płytki, wymiar w kierunku pola magnetycznego,
: ''I'' - natężenie prądu,
: ''R'' - stała zależna od materiału (tzw. [[stała Halla]]).
: ''B'' - wartość indukcji magnetycznej,
 
Napięcie <math>U_H</math>, powstałe pomiędzy ściankami przewodnika, nazywane jest '''napięciem Halla'''. Efekt Halla umożliwia pomiar znaku ładunków poruszających się w przewodniku oraz ich [[koncentracja (fizyka)|koncentrację]].
 
Dla znanych materiałów pomiar napięcia Halla pozwala określić wartość indukcji <math>{\vec B}</math> pola magnetycznego. Przyrządy wykorzystujące efekt Halla do pomiaru tej indukcji nazywają się [[hallotron]]ami.
 
Pod nazwą efektu Halla kryją się również inne zjawiska o analogicznych skutkach (tj. gromadzenie ładunku na krawędziach próbki), lecz o zasadniczo różnych przyczynach fizycznych. Mówi się zatem tzw. [[efekt Halla (anomalny)|anomalnym efekcie Halla]], w którym napięcie Halla jest proporcjonalne do namagnesowania próbki magnetycznej, przez którą płynie prąd. Znany jest również tzw. [[spinowy efekt Halla]], w którym nie pojawia się elektryczne napięcie Halla, ale na krawędziach próbki akumulują się nośniki o dwóch różnych kierunkach spinu. Mechanizm tego zjawiska nie jest do końca poznany.
 
[[Kategoria:Elektromagnetyzm]]
[[Kategoria:Zjawiska fizyczneelektryczne]]
 
[[ar:تأثير هول]]