Efectul Hall a fost introdus de un fizician american Edwin H. Hall în anul 1879. Se bazează pe măsurarea câmpului electromagnetic. Este, de asemenea, numit ca efect Hall obișnuit. Când un conductor care transportă curent este perpendicular pe un câmp magnetic, o tensiune generată este măsurată în unghi drept față de calea curentului. În cazul în care fluxul de curent este similar cu cel al lichidului care curge într-o conductă. În primul rând, a fost aplicat în clasificarea probelor chimice. În al doilea rând, a fost aplicabil în Senzor de efect Hall unde a fost folosit pentru a măsura câmpurile DC ale magnetului, unde senzorul este ținut staționar.
Principiul efectului Hall
Efectul Hall este definit ca diferența de tensiune generată pe un conductor care transportă curent, este transversală la un curent electric din conductor și un câmp magnetic aplicat perpendicular pe curent.
Efect Hall = densitatea câmpului electric / curent indus * câmpul magnetic aplicat - (1)
efectul de hol
Teoria Efectului Hall
Curentul electric este definit ca fluxul de particule încărcate într-un mediu conductor. Încărcările care circulă pot fi încărcate negativ - Electronii „e-” / Încărcare pozitivă - Găuri „+”.
Exemplu
Luați în considerare o placă subțire conductoare de lungime L și conectați ambele capete ale unei plăci cu o baterie. În cazul în care un capăt este conectat de la capătul pozitiv al unei baterii la un capăt al plăcii și un alt capăt este conectat de la capătul negativ al unei baterii la un alt capăt al plăcii. Acum observăm că în prezent începe să curgă de la sarcină negativă la capătul pozitiv al plăcii. Datorită acestei mișcări, se generează un câmp magnetic.
teoria-efectului-sălii
Forța Lorentz
De exemplu, dacă așezăm un gol magnetic în apropierea conductorului, câmpul magnetic va perturba câmpul magnetic al purtătorilor de sarcină. Această forță care distorsionează direcția purtătorilor de sarcină este cunoscută sub numele de forța Lorentz.
Datorită acestui fapt, electronii se vor deplasa la un capăt al plăcii, iar găurile se vor deplasa la un alt capăt al plăcii. Aici tensiunea Hall este măsurată între cele două fețe ale plăcilor cu a multimetru . Acest efect este, de asemenea, cunoscut sub numele de Efect Hall. În cazul în care curentul este direct proporțional cu electronii deviați, la rândul lor proporțional cu diferența de potențial dintre ambele plăci.
Cu cât curentul este mai mare, electronii deviați și, prin urmare, putem observa diferența mare de potențial dintre plăci.
Tensiunea Hall este direct proporțională cu curentul electric și câmpul magnetic aplicat.
VH = I B / q n d -- ( Două )
I - Curent care curge în senzor
B - Intensitatea câmpului magnetic
q - Încărcare
n - transportatori de încărcare pe unitate de volum
d - Grosimea senzorului
Derivarea coeficientului Hall
Fie curentul IX este densitatea curentului, JX ori aria corecțională a conductorului în greutate.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Conform legii Ohms, dacă curentul crește, câmpul crește și el. Care este dat ca
JX = σ EX , ---- (4)
Unde σ = conductivitatea materialului în conductor.
Luând în considerare exemplul de mai sus de plasare a unei bare magnetice unghi drept față de conductor, știm că experimentează forța Lorentz. Când se ajunge la o stare de echilibru, nu va exista un flux de sarcină în nicio direcție care poate fi reprezentată ca,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - câmp electric / câmp Hall în direcția y
Bz - câmp magnetic în direcția z
VH = - ∫0w EY day = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Unde RH = 1 / nq ———— (8)
Unități de efect Hall: m3 / C
Mobilitatea sălii
µ p sau µ n = σ n R H ———— (9)
Mobilitatea sălii este definită ca µ p sau µ n este conductivitate datorată electronilor și găurilor.
Densitatea fluxului magnetic
Este definit ca cantitatea de flux magnetic într-o zonă luată în unghi drept față de direcția fluxului magnetic.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Efect Hall în metale și semiconductori
În funcție de câmpul electric și câmpul magnetic, purtătorii de sarcină care se mișcă în mediu au o anumită rezistență din cauza împrăștierii între purtători și impurități, împreună cu purtătorii și atomii de material care sunt supuși vibrațiilor. Prin urmare, fiecare purtător împrăștie și își pierde energia. Care poate fi reprezentat de următoarea ecuație
efect-hall-în-metale-și-semiconductori
F retardat = - mv / t , ----- (unsprezece)
t = timpul mediu dintre evenimentele de împrăștiere
Conform legii Newtons Seconds,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = masa suportului
Când apare o stare de echilibru, parametrul „v” va fi neglijat
Dacă „B” este de-a lungul coordonatei z, putem obține un set de ecuații „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 ---- (cincisprezece)
Noi stim aia Jx = n q vx ————— (1 6)
Înlocuind în ecuațiile de mai sus îl putem modifica ca
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 9)
Noi stim aia
σ n q2 t / m ---- (douazeci)
σ = conductivitate
t = timpul de relaxare
și
wc q Bz / m ----- ( douăzeci și unu )
wc = frecvența ciclotronului
Frecvența ciclotronului este definită ca într-o frecvență de rotație a câmpului magnetic al unei sarcini. Care este forța câmpului.
Ceea ce poate fi explicat în următoarele cazuri pentru a ști dacă nu este puternic și / sau „t” este scurt
Caz (i): Dacă wc t<< 1
Indică o limită de câmp slabă
Caz (ii): Dacă wc t >> 1
Indică o limită puternică de câmp.
Avantaje
Avantajele efectului de sală includ următoarele.
- Viteza de funcționare este mare, adică 100 kHz
- Bucla operațiunilor
- Capacitate de măsurare a curentului mare
- Poate măsura viteza zero.
Dezavantaje
Dezavantajele efectului de sală includ următoarele.
- Nu poate măsura debitul de curent mai mare de 10cm
- Există un efect mare al temperaturii asupra purtătorilor, care este direct proporțional
- Chiar și în absența unui câmp magnetic se observă o mică tensiune atunci când electrozii sunt centrați.
Aplicații ale efectului Hall
Aplicațiile efectului de sală includ următoarele.
- Senor de câmp magnetic
- Folosit pentru multiplicare
- Pentru măsurarea curentului continuu, folosește Tester Tong cu efect Hall
- Putem măsura unghiurile de fază
- Putem măsura, de asemenea, traductorul de deplasări liniare
- Propulsia navei spațiale
- Detectarea sursei de alimentare
Astfel, Efectul de hol se bazează pe Electromagnetic principiu. Aici am văzut derivarea coeficientului Hall, de asemenea efectul Hall în metale și Semiconductori . Iată o întrebare: Cum se aplică efectul Hall în funcționarea cu viteză zero?
