Τι είναι το φαινόμενο Hall

Αν ρωτήσετε ένα άτομο εξοικειωμένο με τη φυσική στο επίπεδο της βασικής γνώσης για το τι ένα φαινόμενο Hall και όπου εφαρμόζεται, δεν μπορείτε να πάρετε μια απάντηση. Παραδόξως, στην πραγματικότητα του σύγχρονου κόσμου αυτό συμβαίνει αρκετά συχνά. Στην πραγματικότητα, το φαινόμενο Hall χρησιμοποιείται σε πολλές ηλεκτρικές συσκευές. Για παράδειγμα, όταν ένα δημοφιλές υπολογιστή μονάδες δισκέτας καθορίζει την αρχική θέση του κινητήρα με τη χρήση των γεννητριών Hall. Κατάλληλη αισθητήρες «μετακόμισε» και στο σύστημα των σύγχρονων δίσκων για CD (δύο CD και DVD). Επιπλέον, εφαρμογές περιλαμβάνουν όχι μόνο διάφορα όργανα μέτρησης, αλλά ακόμη και ηλεκτρικές γεννήτριες ισχύος με βάση την μετατροπή της θερμότητας στο ρεύμα των φορτισμένων σωματιδίων από ένα μαγνητικό πεδίο (MHD).

Edwin Herbert Hall στο 1879 έτους, διεξαγωγή πειραμάτων με ένα αγώγιμο έλασμα, απρόκλητη βρέθηκε εκ πρώτης όψεως, πιθανή εμφάνιση ενός φαινομένου (στρες) στην αλληλεπίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος και του μαγνητικού πεδίου. Αλλά πρώτα πράγματα πρώτα.

Ας κάνουμε ένα μικρό πείραμα σκέψης: ρίξτε μια μεταλλική πλάκα και να περάσει μέσα από αυτό ηλεκτρικό ρεύμα. Στη συνέχεια, τοποθετήστε σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο έτσι ώστε οι γραμμές της έντασης του πεδίου είναι προσανατολισμένες κάθετα προς το επίπεδο της αγώγιμης πλάκας. Ως αποτέλεσμα, τα πρόσωπα (πέρα από την κατεύθυνση του ρεύματος), μια διαφορά δυναμικού. Αυτό είναι το φαινόμενο Hall. Ο λόγος για την εμφάνισή του είναι γνωστή δύναμη Lorentz.

Υπάρχει ένας τρόπος για τον προσδιορισμό της αξίας της προκύπτουσας τάσης (μερικές φορές ονομάζεται Hall δυναμικό). Η γενική έκφραση λαμβάνει τη μορφή:

Uh = Eh * Η,

όπου H - το πάχος του ελάσματος? Eh - αντοχή του εξωτερικού πεδίου.

Δεδομένου ότι η δυνατότητα αυτή οφείλεται στην αναδιανομή των φορέων φορτίου στον αγωγό, περιορίζεται (η διαδικασία δεν συνεχιστεί επ 'αόριστον). Η πλευρική κίνηση του φορτίου θα σταματήσει τη στιγμή που η τιμή της δύναμης Lorentz (F = q * ν * Β) να εξισώσει την αντίθεσή q * Eh (q - χρέωση).

Δεδομένου ότι η πυκνότητα ρεύματος J είναι ίση με το γινόμενο της πυκνότητας φορτίου, την ταχύτητά τους και τις μεμονωμένες τιμές των q, δηλ

J = n * q * ν,

αντίστοιχα,

v = J / (q * n).

Ως εκ τούτου (σύνδεση τύπου με ένταση):

Eh = Β * (J / (q * n)).

Συνδυάστε όλα τα παραπάνω και να καθορίσει τις δυνατότητες της αίθουσας με την αξία του φορτίου:

Uh = (J * Β * H) / n * q).

Hall επίδραση υποδηλώνει ότι μερικές φορές σε μέταλλα δεν παρατηρείται ηλεκτρονίου και της οπής αγωγιμότητας. Για παράδειγμα, είναι το κάδμιο, βηρύλλιο, και ψευδαργύρου. Μελετώντας φαινόμενο Hall σε ημιαγωγούς, δεν υπήρχε καμία αμφιβολία ότι οι φορείς φορτίου - η «τρύπα». Ωστόσο, όπως έχει ήδη αναφερθεί, είναι επίσης ισχύει για τα μέταλλα. Θεωρήθηκε ότι, όταν η κατανομή του φορτίου (σχηματισμός κτιρίου αίθουσας) κοινή φορέα σχηματίζεται από ηλεκτρόνια (αρνητικό πρόσημο). Ωστόσο, αποδείχθηκε ότι το τρέχον πεδίο δεν δημιουργεί ηλεκτρόνια. Στην πράξη, αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της πυκνότητας των φορέων φορτίου στο ημιαγωγού υλικού.

Αριθ λιγότερα είναι γνωστά κβαντικό φαινόμενο Hall (1982). Αντιπροσωπεύει μία από τις ιδιότητες των δύο διαστάσεων αγωγιμότητας αερίου ηλεκτρονίων (τα σωματίδια είναι ελεύθερα να κινηθούν σε δύο μόνο κατευθύνσεις) υπό τις συνθήκες της εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλά εξωτερικά μαγνητικά πεδία. η ύπαρξη του «κατακερματισμού» ανακαλύφθηκε κατά τη μελέτη της επίδρασης. Υπήρχε μια εντύπωση ότι η χρέωση δεν σχηματίζεται με ενιαία μεταφορείς (1 + 1 + 1), και τα συστατικά των (1 + 1 + 0,5). Ωστόσο, αποδείχθηκε ότι δεν νόμοι είναι σπασμένα. Σύμφωνα με την αρχή Pauli, γύρω από κάθε ηλεκτρονίου σε ένα μαγνητικό πεδίο δημιουργείται ένα είδος ακτίνων της ροής δίνης. Με την αύξηση της κατάστασης ένταση του πεδίου προκύπτει όταν ταυτίζονται «= ένα ένα ηλεκτρόνιο δίνη» παύει να είναι ικανοποιημένοι. Κάθε σωματίδιο έχει πολλαπλά κβάντα της μαγνητικής ροής. Αυτά τα νέα σωματίδια είναι ακριβώς η αιτία μιας κλασματικής αποτέλεσμα όταν η επίδραση Hall.