Referat:
Fach Physik, Herr Bastgen
Ausgearbeitet von :
Max Krischer, Alexander Riyahi
Stufe 12
Inhalt Inhalt
Geschichte
Erklärung
Anwendung
Herleitung
Einflüsse auf den Hall-Effekt
Die Anfänge…
Die Anfänge…
1879: Hall-Effekt wird Entdeckt
Edwin Herbert Hall entdeckt diesen Effekt im Zusammenhang mit seiner Doktorarbeit unter Henry Augustus Rowland
Edwin Herbert Hall
Erklärung Erklärung
Wenn Strom in einem Leiter senkrecht zu einem Magnetfeld fliesst, ensteht eine eletrische Spannung senkrecht zum Magnetfeld und
zur Stromrichtung.
Somit kann quer zum Stromfluss und zum Magnetfeld eine sog.
Hallspannung gemessen werden.
Sie dient zur Messung von Strömen (z.B. magnetische Flussdichte), zur Messung von Magnetfeldern sowie der Bestimmung der Geschwindigkeit der Elektronen in einem Leiter.
(Hallspannung U
H)
(Hallkonstante A , beschreibt die Stärke den Hall-Effekts)
Grundprinzip Grundprinzip
1. Elektronen 2. Hallsonde 3. Magneten 4. Magnetfeld
5. Spannungsquelle
Anwendung Anwendung
Da die Messungen von Magnetfeldern nicht gerade zu den häufigsten Messungen gehören
werden sie oft >>zweckentfremdet<<
Zum Beispiel ob eine Autotür oder Klappe geschlossen ist.
Betriebsicherer als mechanische Schalter da:
• Keine Probleme durch Oxidation
• Keine Verschleißerscheinungen
• Keine Probleme durch Verschmutzungen oder Vibrationen
Anwendung Anwendung
Beispiel:
Herleitung Herleitung
Lorentzkraft:
Resultierende Kaft auf den Ladungsträger:
Herleitung Herleitung
Der Einfachheit halber wird das Koordinatensystem so gelegt:
Ladungsträger bewegen sich nur in x-Richtung
Das Magnetfeld wirkt nur in z- Richtung
Die y-Komponente der vorherigen Gleichung wird
nach Kürzen von q zu:
Herleitung Herleitung
Nun wird die Formel der Stromdichte im Leiter
nach v
xaufgelöst und in die vorherige Gleichung eingesetzt
Über 1 / nq wird die Hallkonstante A
Hausgedrückt, welche die Stärke
des Hall-Effekts beschreibt.
Herleitung Herleitung
Um das Ganze etwas zu vereinfachen nehmen wir an das
der Leiter, in dem eine
Ladungstrennung stattgefunden hat, ein Plattenkondensator ist, was
bedeutet:
Bei dieser Gleichung können die Stromdichte Jx auch Jx = I /bd ausdrücken. Daraus folgt:
Das Ganze setzen wir dann in diese Gleichung ein:
Für die Hallspannung U
Herhält man
jetzt einen nur noch von einfachen
Einflüsse auf den Hall-Effekt
Der Koeffizienten des Hall-Effekts sind beeinflussbar durch die Temperatur. Bei den meißten Materialien steigen die Koeffizienten bei abnehmender Temperatur an
Selbst minimale Verunreinigungen sind in der Lage die Effekte stark zu beeinflussen
Die Effekte sind stark abhängig von dem benutzten
Leiter, bzw. dessen Dicke und Leitfähigkeit
Max Krischer, Alexander Ryahi
Genutzte Quellen:
