efecto hall
Páginas: 5 (1134 palabras)
Publicado: 28 de noviembre de 2013
Efecto Hall
El efecto Hall es un fenómeno que ocurre en un conductor por el que circula una corriente cuando éste se coloca en un campo magnético perpendicular a la corriente. En un conductor por el que circula una corriente, en presencia de un campo magnético perpendicular al movimiento de las cargas, aparece una separación de cargas que da lugar a un campo eléctrico en el interior delconductor, perpendicular al movimiento de las cargas y al campo magnético aplicado. A este campo eléctrico se le denomina campo Hall. Llamado efecto Hall en honor a su modelador Edwin Herbert Hall.
En épocas contemporáneas (1985) el físico alemán Klaus von Klitzing y colaboradores descubrieron el hoy conocido como efecto Hall cuántico que les valió el premio Nobel de Física en 1985. En 1998, se otorgó unnuevo premio Nobel de Física a los profesores Laughlin, Strömer y Tsui por el descubrimiento de un nuevo fluido cuántico con excitaciones de carga fraccionarias. Este nuevo efecto ha traído grandes problemas a los físicos teóricos y hoy en día, constituye uno de los campos de investigación de mayor interés y actualidad en toda la física del estado sólido.
Explicación cuantitativa del efecto Hallclásico
Sea el material por el que circula la corriente con una velocidad v al que se le aplica un campo magnético B. Al aparecer una fuerza magnética , los portadores de carga se agrupan en una región del material, ocasionando la aparición de una tensión y por lo tanto de un campo eléctrico E en la misma dirección. Este campo ocasiona a su vez la aparición de una fuerza eléctrica dedirección contraria a .
La física clásica del efecto Hall
Sabemos que un campo magnético actúa sobre las cargas en movimiento (Fuerza de Lorentz).
Una corriente I que atraviesa un material consiste en cargas (electrones) que se desplazan (en dirección contraria a la corriente) con una velocidad que denominaremos v.
Si sumergimos esa corriente de electrones en un campo magnético B, cada uno de loselectrones que forman la corriente estará sometidos a la fuerza de Lorenz Fm = -e.v^B.
(como en el dibujo se cambió la dirección de v, ya que se está considerando un electrón, no debería considerarse el signo negativo de la carga) Donde -e corresponde a la carga de un electrón, v el vector velocidad del electrón y B el vector campo magnético aplicado.
La dirección de la fuerza seráperpendicular al plano formado por v y B (ya que es resultado del producto vectorial de ambos) y provocará un desplazamiento de electrones en esa dirección.
Como consecuencia tendremos una concentración de cargas negativas sobre uno de los lados del material y un déficit de cargas negativas en el lado opuesto. Esta distribución de cargas genera una diferencia de potencial entre ambos lados, la tensión deHall VH, y un campo eléctrico EH.
Este campo eléctrico que genera a su vez una fuerza eléctrica sobre los electrones dada por la Ley de Coulomb, Fe = -e . EH, que actúa en dirección contraria que la fuerza de Lorentz. El equilibrio se alcanzará cuando la suma de las dos , de lo cual deducimos que en el equilibrio el valor del campo Hall es: EH = -v^B.
Técnicas de medición
Sin duda, la técnicade medición más utilizada para la determinación de los portadores de carga y resistividad en un semiconductor es la técnica de Van Der Paw. Es conocida también como técnica de cuatro puntas.
Aplicación del efecto Hall
Los sensores de Efecto Hall permiten medir :
• La movilidad de una partícula cargada eléctricamente (electrones, lagunas, etc).
• Los campos magnéticos (Teslámetros)
• Laintensidad de corrientes eléctricas (sensores de corriente de Efecto Hall)
• También permiten la elaboración de sensores o detectores de posición sin contacto, utilizados particularmente en el automóvil, para detectar la posición de un árbol giratorio (árbol de levas, caja de cambios, paliers, etc.).
• Encontramos también sensores de efecto Hall bajo las teclas de los teclados de los instrumentos...
El efecto Hall es un fenómeno que ocurre en un conductor por el que circula una corriente cuando éste se coloca en un campo magnético perpendicular a la corriente. En un conductor por el que circula una corriente, en presencia de un campo magnético perpendicular al movimiento de las cargas, aparece una separación de cargas que da lugar a un campo eléctrico en el interior delconductor, perpendicular al movimiento de las cargas y al campo magnético aplicado. A este campo eléctrico se le denomina campo Hall. Llamado efecto Hall en honor a su modelador Edwin Herbert Hall.
En épocas contemporáneas (1985) el físico alemán Klaus von Klitzing y colaboradores descubrieron el hoy conocido como efecto Hall cuántico que les valió el premio Nobel de Física en 1985. En 1998, se otorgó unnuevo premio Nobel de Física a los profesores Laughlin, Strömer y Tsui por el descubrimiento de un nuevo fluido cuántico con excitaciones de carga fraccionarias. Este nuevo efecto ha traído grandes problemas a los físicos teóricos y hoy en día, constituye uno de los campos de investigación de mayor interés y actualidad en toda la física del estado sólido.
Explicación cuantitativa del efecto Hallclásico
Sea el material por el que circula la corriente con una velocidad v al que se le aplica un campo magnético B. Al aparecer una fuerza magnética , los portadores de carga se agrupan en una región del material, ocasionando la aparición de una tensión y por lo tanto de un campo eléctrico E en la misma dirección. Este campo ocasiona a su vez la aparición de una fuerza eléctrica dedirección contraria a .
La física clásica del efecto Hall
Sabemos que un campo magnético actúa sobre las cargas en movimiento (Fuerza de Lorentz).
Una corriente I que atraviesa un material consiste en cargas (electrones) que se desplazan (en dirección contraria a la corriente) con una velocidad que denominaremos v.
Si sumergimos esa corriente de electrones en un campo magnético B, cada uno de loselectrones que forman la corriente estará sometidos a la fuerza de Lorenz Fm = -e.v^B.
(como en el dibujo se cambió la dirección de v, ya que se está considerando un electrón, no debería considerarse el signo negativo de la carga) Donde -e corresponde a la carga de un electrón, v el vector velocidad del electrón y B el vector campo magnético aplicado.
La dirección de la fuerza seráperpendicular al plano formado por v y B (ya que es resultado del producto vectorial de ambos) y provocará un desplazamiento de electrones en esa dirección.
Como consecuencia tendremos una concentración de cargas negativas sobre uno de los lados del material y un déficit de cargas negativas en el lado opuesto. Esta distribución de cargas genera una diferencia de potencial entre ambos lados, la tensión deHall VH, y un campo eléctrico EH.
Este campo eléctrico que genera a su vez una fuerza eléctrica sobre los electrones dada por la Ley de Coulomb, Fe = -e . EH, que actúa en dirección contraria que la fuerza de Lorentz. El equilibrio se alcanzará cuando la suma de las dos , de lo cual deducimos que en el equilibrio el valor del campo Hall es: EH = -v^B.
Técnicas de medición
Sin duda, la técnicade medición más utilizada para la determinación de los portadores de carga y resistividad en un semiconductor es la técnica de Van Der Paw. Es conocida también como técnica de cuatro puntas.
Aplicación del efecto Hall
Los sensores de Efecto Hall permiten medir :
• La movilidad de una partícula cargada eléctricamente (electrones, lagunas, etc).
• Los campos magnéticos (Teslámetros)
• Laintensidad de corrientes eléctricas (sensores de corriente de Efecto Hall)
• También permiten la elaboración de sensores o detectores de posición sin contacto, utilizados particularmente en el automóvil, para detectar la posición de un árbol giratorio (árbol de levas, caja de cambios, paliers, etc.).
• Encontramos también sensores de efecto Hall bajo las teclas de los teclados de los instrumentos...
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