Hallův jev

20. září 2010 | 06.00 |

Hall effectHallův jev patří mezi galvanomagnetické jevy. Objevil jej v roce 1879 Edwin Herbert Hall (1855-1938), který ještě  jako student na Univerzitě Johnse Hopkinse v Baltimoru dokázal, že je možné pomocí magnetického pole vychylovat vodivostní elektrony, které se pohybují ve vodiči. Dnes má tento jev mnoho rozličných využití.

Do homogenního magnetického pole se vloží tenký pásek z kovu (Hall použil zlato) nebo z polovodiče. Přitom vektor magnetické indukce B je kolmý k pásku. Tenkým páskem necháme procházet elektrický proud (na animaci je to usměrněný tok modře vyznačených částic s elektrickým nábojem). Magnetická síla působí na částice s nábojem, vychyluje je ze svého původního směru, a tak vznikne nerovnoměrné rozdělení částic s nábojem napříč vodičem. U jedné boční strany pásku vzniká jejich nadbytek, u protilehlé je jich nedostatek. Takové nerovnoměrné rozdělení náboje je příčinou vzniku elektrického pole s intenzitou E. Silové působení tohoto elektrického pole na částice je orientováno proti silovému působení pole magnetického. Tomu odpovídá Hallovo napětí, které je při stálém proudu přímo úměrné velikosti magnetické indukce.

Hallův jev se využívá pro měření magnetické indukce magnetického pole. Zařízení se nazývá Hallova sonda. Zatímco Hall pracoval s tenkými kovovými foliemi a velkou koncentraci elektronů, dnešní Hallovy sondy obsahuji plátek polovodiče s relativně malou koncentraci nosičů nábojů.

Podle závislosti Hallova napětí na velikosti magnetické indukce, lze pomocí Hallovy sondy sestavit přístroj na měření magnetické indukce - teslametr.  Měří magnetická pole o indukci desítek mikrotesla až jednotek tesla. V automobilech Halovy sondy snímají polohu horní úvrati pístu, což určuje okamžik zapálení směsi. Také jsou obsaženy v zrcátkách či ABS.

Hallův jev se může využít například k zjišťování typu vodivosti polovodiče (N nebo P).

Studium Hallova jevu při teplotách blížících se k absolutní nule má význam pro poznávání struktury pevných látek. Kvantový Hallův jev je studovaná kvantově mechanická verze Hallova jevu, dosud pozorovaná v oblacích elektronů za extrémně nízkých teplot v extrémně silně magnetickém prostředí. Za jeho objev dostal Klaus von Klitzing v roce 1985 Nobelovu cenu a v roce 1998 Robert B. Laughlin, Horst Ludwig Störmer a Cchuej Čchi  za objev nového druhu kvantové kapaliny s neceločíselnými excitacemi.

Applet k procvičení a pochopení: http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/halleffect/index.html

obrázek: http://cdn.explainthatstuff.com/hall-effect-animation.gif

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 2.57 (7x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře