der hall-effekt ein komplexes physikalisches problem mal ganz einfach erklärt
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Der Hall-EffektDer Hall-Effekt
Ein komplexes physikalisches Ein komplexes physikalisches Problem mal ganz einfach Problem mal ganz einfach
erklärterklärt
Edwin Herbert HallEdwin Herbert Hall
1855-19381855-1938 amerikanischer amerikanischer
PhysikerPhysiker Professor an der Professor an der
Harvard UniversityHarvard University entdeckte 1879 entdeckte 1879
den Hall-Effekt im den Hall-Effekt im Rahmen seiner Rahmen seiner DoktorarbeitDoktorarbeit
EinleitungEinleitung
Lorentz-Kraft Lorentz-Kraft innerhalb eines innerhalb eines Leiters auf Leiters auf ElektronenElektronen
Verlassen nicht Verlassen nicht möglich, also möglich, also PolarisierungPolarisierung
Begriffe:Begriffe: Querstrom (blau)Querstrom (blau) Magnetfeld (rot)Magnetfeld (rot) Lorentzkraft (schwarz)Lorentzkraft (schwarz)
Aufbau & FunktionAufbau & Funktion
1. Germanium-Platte2. Anschlussboxen für Querstrom3. Anschlussboxen zum Abgreifen der Hallspannung (zum Spannungsmessgerät)4. Drehregler zur Nullstellung der Hallspannung ohne Magnetfeld5. Stativstab zur Halterung des Gerätes im U-Kern6. Spulenstrom
23
6
Operation erfolgreich, Operation erfolgreich, Patient totPatient tot
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 10 20 30 40 50
Querstrom
Hallspannung
Querstrom Hallspannung
42 mA 143 mV
37 mA 130 mV
33 mA 118 mV
29 mA 105 mV
25 mA 91 mV
21 mA 77 mV
17 mA 60 mV
13 mA 47 mV
9 mA 32 mV
4,3 mA 18 mV
HU I
1 1* * *
*
* *
HU I Bn e dHallkonstante
Hallspannung Querstrom FeldstärkeBandstärke
Die Hallkonstante hängt von Material und Temperatur Die Hallkonstante hängt von Material und Temperatur abab
sowie bei Halbleitern von der Dotierung.sowie bei Halbleitern von der Dotierung. Unser Feld war nicht homogen.Unser Feld war nicht homogen.
AnwendungenAnwendungen
Eröffnet die Eröffnet die Möglichkeit, Gesetze Möglichkeit, Gesetze der Leitung des der Leitung des elektrischen Stroms elektrischen Stroms zu untersuchenzu untersuchen
Messung elektrischer Messung elektrischer und magnetischer und magnetischer Felder (mit „Hall-Felder (mit „Hall-Generatoren“ AKA Generatoren“ AKA Hall-Sonden)Hall-Sonden)
Rechenbeispiel: Rechenbeispiel: FeldstärkeFeldstärke
Hall-Konstante von Silber:Hall-Konstante von Silber: RRHH = 8,9E-11 m³ C = 8,9E-11 m³ C-1-1
Querstrom: Querstrom: I = 22 AI = 22 A Bandstärke: Bandstärke: d = 5E-5 m (0,05 mm)d = 5E-5 m (0,05 mm) Gemessene Hall-Spannung:Gemessene Hall-Spannung: UUHH = 23,5E-6 V = 23,5E-6 V
3 1 3 2 2
1 1* * *
*1
* * *
*
*
23,5 6 *5 5 * * * * *0,6 0,6 0,6 0,6
22 *8,9 11 * *
H
H H
H
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U I Bn e d
U R I Bd
U dB
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E V E m V m C V A s V sB T
A E m C A m A m m