Asdadsada

Solventando[1] el efecto Hall en fluidos
en movimiento
N. Mir´n1 and A. S´nchez Merlinsky1
o
a
1

Departamento de F´
ısica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA,
Buenos Aires, Argentina
8 de julio de 2013
Resumen
En esta experiencia verificamos el efecto Hall generado por la fuerza de Lorentz ejercida sobre los carriers
de una soluci´n de agua salada. Tambi´n corroboramos unarelaci´n lineal entre el caudal circulante y la
o
e
o
tensi´n de Hall que podr´ resultar util para dise˜ar un caudal´
o
ıa
´
n
ımetro. Por otro lado, observamos tensiones de
fondo variables y sin una clara forma funcional que no fueron explicables mediante la teor´ electromagn´tica,
ıa
e
tanto en agua destilada como en la soluci´n de agua salada. La comparaci´n con otros trabajos enlos que
o
o
se estudian potenciales electroqu´
ımicos en soluciones similares nos conduce a atribuir las se˜ales de fondo
n
apreciadas a estos efectos.

1.

Introducci´n
o

En 1789 Edwin Hall anunci´ el descubrimiento de un
o
nuevo fen´meno electromagn´tico observado en un conduco
e
tor met´lico que portaba una corriente en presencia de un
a
campo magn´tico est´tico y uniformeperpendicular al moe
a
vimiento de las cargas[2]. En aquellas condiciones, Hall observ´ una fuerza electromotriz conocida como voltaje Hall
o
perpendicular al campo magn´tico B, producto de la acue
mulaci´n de cargas en una de las caras del material. Dicha
o
acumulaci´n responde a la desviaci´n de las cargas debido
o
o
a una fuerza magn´tica Fm que se ejerce sobre estos portae
dores enmovimiento donde
Fm = q(v × B).

portadores de cargas opuestas en densidades tales que, si
el fluido es neutro, macrosc´picamente se anulen. En preo
sencia de un campo magn´tico, la fuerza de la ecuaci´n 1
e
o
altera el perfil de velocidades de los portadores produciendo
concentraciones de cargas opuestas en secciones diametralmente enfrentadas sobre la superficie del fluido seg´n se
umuestra en la figura 1.

(1)

En equilibrio, la fuerza de Lorentz indica la presencia de un
campo el´ctrico, denominado campo Hall EH , tal que
e
q EH = q(v × B),

(2)

siendo este campo el que genere la fuerza .
Una de las caracter´
ısticas importantes del efecto es que
distingue entre el movimiento de cargas positivas y negativas, resultando en la primer prueba fehaciente de que lacorriente es portada por los electrones. Sobre el final de su
trabajo, Hall propuso una relaci´n lineal entre , la velocio
dad de los portadores v y el campo B
∝ vB,

(3)

cuya constante de proporcionalidad depende de la densidad
de portadores y la geometr´ del material conductor.
ıa
El efecto Hall se aprecia siempre que existan portadores
en movimiento frente a un campo magn´tico[5]. Enpartie
cular, para el caso de un fluido con electrolitos disueltos
circulando por un tubo, los cationes y aniones act´an como
u

Figura 1: Perfil de velocidades de los electrolitos disueltos en
un fluido circulando frente a un campo magn´tico transversal.
e
Las zonas sombreadas en azul y rojo indican una mayor concentraci´n de aniones y cationes respectivamente.
o

Debido a que el fluido semantiene en movimiento, los
electrolitos no se estancan y contin´an su trayectoria, por
u
lo que el valor del campo el´ctrico estar´ limitado por la
e
a
cantidad de portadores que crucen el campo magn´tico en
e
una unidad de tiempo. Existe una densidad de electrolitos
tal que dicha cantidad es suficiente para producir el campo
EH que cumple la ecuaci´n 2, y trat´ndose de un r´gimen
o
a
een equilibrio, mayores densidades no producen un cambio
en las concentraciones de cargas y el campo EH permanece
constante. Diremos entonces que el efecto se encuentra en
estado saturado.
Utilizando un tubo de secci´n circular que contenga un
o
fluido circulando a trav´s de un campo magn´tico seg´n la
e
e
u

1

Solventando el efecto Hall en fluidos en movimiento

figura 1, bajo el...