Zjawisko Halla

Temat:
Zjawiska galwanometryczne w ciałach stałych.
Badanie zjawisk galwanometrycznych w ciałach stałych
Gliwice październik 2002
2
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