Temat:





Zjawiska galwanometryczne w ciałach stałych.




































Gliwice październik 2002

Zjawisko Halla
Zjawiska galwanomagnetyczne występujące w ciałach stałych są związane z działaniem siły Lorentza na nośniki ładunku elektrycznego poruszające się w polach elektrycznym i magnetycznym. Załóżmy, iż próbka w kształcie prostopadłościanu znajduje się w polu magnetycznym o wektorze indukcji B prostopadłym do największej jej ściany. Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego B nośniki ładunku tworzące prąd elektryczny zostają odchylone w kierunku jednej ze ścian bocznych próbki. W wyniku powyższego procesu następuje gromadzenie się części nośników ładunku przy danej ścianie, a tym samym powstaje asymetria obsadzenia nośnikami. Pociąga to za sobą powstanie mierzalnej poprzecznej różnicy potencjałów pola elektrycznego, zwanej napięciem Halla „U".
Wartość napięcia Halla ustala się samoczynnie w wyniku wytworzenia stanu równowagi dynamicznej pomiędzy siła Lorentza a siła pochodząca od powstającego poprzecznego pola elektrycznego.
Pole magnetyczne prowadzi nie tylko do wytworzenia napięcia Halla, lecz wpływa również na przewodnictwo elektryczne materiału, który w nim się znajduje. Bez pola magnetycznego cząstka porusza się prostoliniowo i pomiędzy dwoma zderzeniami w czasie z przebywa wzdłuż pola elektrycznego Ez drogę równa długości drogi swobodnej.
W próbce znajdującej się w polu magnetycznym tor ruchu cząstki jest zakrzywiony. Zakrzywienie toru powoduje skrócenie drogi przebytej przez cząstkę wzdłuż pola elektrycznego w czasie. Jest to równoznaczne ze zmniejszeniem wartości tzw. prędkości unoszenia lub ruchliwości nośników ładunku. Tym samym maleje przewodnictwo elektryczne materiału umieszczonego w polu magnetycznym, a jego rezystywność wzrasta.

 Schemat typowego układu






















Schemat stanowiska pomiarowego do badania zjawiska Halla składa się z:
A, mA - amperomierze, Z1 i Z2 - zasilacze, H - badana próbka, R - regulowany opornik,
mV --woltomierz, M- elektromag