L'efecte Hall va ser introduït per un físic nord-americà Edwin H. Hall l'any 1879. Es basa en la mesura del camp electromagnètic. També s’anomena Efecte Hall normal. Quan un conductor que transporta corrent és perpendicular a un camp magnètic, es mesura un voltatge generat en angle recte respecte al recorregut de corrent. Quan el flux de corrent és similar al del líquid que circula per una canonada. En primer lloc, es va aplicar a la classificació de mostres químiques. En segon lloc, era aplicable a Sensor d'efecte Hall on es feia servir per mesurar els camps DC de l’imant, on el sensor es manté estacionari.
Principi de l'efecte Hall
L’efecte Hall es defineix com la diferència de tensió generada a través d’un conductor que transporta corrent, és transversal a un corrent elèctric del conductor i un camp magnètic aplicat perpendicular al corrent.
Efecte Hall = camp elèctric induït / densitat de corrent * el camp magnètic aplicat - (1)
efecte sala
Teoria de l'efecte Hall
El corrent elèctric es defineix com el flux de partícules carregades en un medi conductor. Les càrregues que flueixen poden ser amb càrrega negativa: electrons 'e-' / Càrrega positiva: forats '+'.
Exemple
Penseu en una placa conductora fina de longitud L i connecteu els dos extrems d’una placa amb una bateria. Quan un extrem està connectat des de l’extrem positiu d’una bateria a un extrem de la placa i un altre extrem està connectat des de l’extrem negatiu d’una bateria a un altre extrem de la placa. Ara observem que actualment comença a fluir de càrrega negativa a l'extrem positiu de la placa. A causa d’aquest moviment es genera un camp magnètic.
teoria-de-efecte-sala
Força de Lorentz
Per exemple, si col·loquem una capa magnètica a prop del conductor, el camp magnètic pertorbarà el camp magnètic dels portadors de càrrega. Aquesta força que distorsiona la direcció dels portadors de càrrega es coneix com a força de Lorentz.
A causa d'això, els electrons es mouran a un extrem de la placa i els forats es mouran a un altre extrem de la placa. Aquí es mesura la tensió de Hall entre els dos costats de les plaques amb un multímetre . Aquest efecte també es coneix com a Efecte Hall. Quan el corrent és directament proporcional als electrons desviats al seu torn proporcional a la diferència de potencial entre les dues plaques.
Com més gran sigui el corrent més gran són els electrons desviats i, per tant, podem observar l’alta diferència de potencial entre les plaques.
La tensió Hall és directament proporcional al corrent elèctric i al camp magnètic aplicat.
VH = I B / q n d - (2)
I - Corrent que flueix al sensor
B - Força del camp magnètic
q - Càrrega
n - portadors de càrrega per unitat de volum
d - Gruix del sensor
Derivació del coeficient Hall
Sigui el corrent IX la densitat de corrent, JX vegades l’àrea correccional del conductor en pes.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Segons la llei d'Ohms, si augmenta el corrent, el camp també augmenta. Que es dóna com
JX = σ EX , ---- (4)
On σ = conductivitat del material al conductor.
En considerar l’exemple anterior de col·locar una barra magnètica en angle recte amb el conductor, sabem que experimenta la força de Lorentz. Quan s’arriba a un estat estacionari, no hi haurà flux de càrrega en cap direcció que es pugui representar com,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - camp elèctric / camp Hall en direcció y
Bz - camp magnètic en direcció z
VH = - ∫0w EY day = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
On RH = 1 / nq ———— (8)
Unitats d'efecte Hall: m3 / C
Mobilitat del saló
µ p o µ n = σ n R H ---- (9)
La mobilitat de sala es defineix com µ p o µ n és conductivitat a causa d’electrons i forats.
Densitat de flux magnètic
Es defineix com la quantitat de flux magnètic en una àrea en angle recte respecte a la direcció del flux magnètic.
B = VH d / RH I --- (1 0)
Efecte Hall en metalls i semiconductors
Segons el camp elèctric i el camp magnètic, els portadors de càrrega que es mouen en el medi experimenten certa resistència a causa de la dispersió entre portadors i impureses, juntament amb portadors i àtoms de material que experimenten vibracions. Per tant, cada transportista dispersa i perd la seva energia. Que es pot representar amb la següent equació
efecte hall en metalls i semiconductors
F retardat = - mv / t , ----- (1 1)
t = temps mitjà entre dispersió d'esdeveniments
Segons la llei de segons de Newtons,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t - (1 2)
m = massa del portador
Quan es produeix un estat estacionari, es descuidarà el paràmetre 'v'
Si 'B' es troba al llarg de la coordenada z, podem obtenir un conjunt d'equacions de 'v'
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ---- (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ---- (1 4)
vz = qT Ez / m ---- (1 5)
Ho sabem Jx = n q vx ----- (1 6)
Substituint a les equacions anteriors el podem modificar com
Jx = (σ / (1 + (wc t) 2)) (Ex + wc t Ey) ---- (1 7)
J y = (σ * (Ey - wc t Ex) / (1 + (wc t) 2 ) ---- (1 8)
Jz = σ Ez ---- (1 set)
Ho sabem
σ n q2 t / m ---- (2 0)
σ = conductivitat
t = temps de relaxació
i
wc q Bz / m ----- (2 1)
wc = freqüència de ciclotrons
La freqüència del ciclotró es defineix com en una freqüència de rotació d’una càrrega del camp magnètic. Quina és la força del camp.
Cosa que es pot explicar en els casos següents per saber si no és forta i / o “t” és curta
Cas (i): Si wc t<< 1
Indica un límit de camp feble
Cas (ii): Si wc t >> 1
Indica un límit de camp fort.
Avantatges
Els avantatges de l’efecte hall són els següents.
- La velocitat de funcionament és alta, és a dir, 100 kHz
- Bucle d’operacions
- Capacitat per mesurar un gran corrent
- Pot mesurar la velocitat zero.
Desavantatges
Els desavantatges de l’efecte hall són els següents.
- No pot mesurar el flux de corrent superior a 10 cm
- Hi ha un gran efecte de la temperatura en els portadors, que és directament proporcional
- Fins i tot en absència d’un camp magnètic s’observa una petita tensió quan els elèctrodes estan centrats.
Aplicacions de l'efecte Hall
Les aplicacions de l’efecte hall inclouen les següents.
- Camp magnètic senor
- S’utilitza per multiplicar
- Per a la mesura de corrent continu, utilitza el Tester Tong Effect Hall
- Podem mesurar els angles de fase
- També podem mesurar el transductor de desplaçaments lineals
- Propulsió de nau espacial
- Detecció d'alimentació
Així, el Efecte Hall es basa en el Electromagnètic principi. Aquí hem vist la derivació del coeficient de Hall, també de l 'efecte Hall en metalls i Semiconductors . A continuació, es fa una pregunta: Com s’aplica l’efecte Hall en l’operació de velocitat zero?
