Читать «Большая Советская Энциклопедия (ХО)» онлайн - страница 56

  При помощи Х. э. д. можно измерять любую физическую величину, которая однозначно связана с магнитным полем; в частности, можно измерять силу тока, т. к. вокруг проводника с током образуется магнитное поле, которое можно измерить. На основе Х. э. д. созданы амперметры на токи до 100 ка. Х. э. д. применяют в аналоговых перемножающих устройствах; при этом токи, пропорциональные перемножаемым величинам, используются один для питания Х. э. д., другой — для создания магнитного поля. Эдс Холла при этом оказывается пропорциональной произведению этих величин. Кроме того, Х. э. д. применяют в измерителях линейных и угловых перемещении, а также в измерителях градиента магнитного поля, магнитного потока и мощности электрических машин, в бесконтактных преобразователях постоянного тока в переменный и, наконец, в воспроизводящих головках систем звукозаписи.

  Лит. см. при ст. Холла эффект , Датчик .

  Ю. П. Гайдуков.

Холла эффект

Хо'лла эффе'кт, появление в проводнике с током плотностью j, помещенном в магнитное поле Н, электрического поля E_x , перпендикулярного Н и I . Напряжённость электрического поля (поля Холла) равна:

E_x = Rhjsin a,      (1)

где a угол между векторами Н и f (a < 180°). Если H ^ j, то величина поля Холла E _x максимальна: E _x = RHj. Величина R, называется коэффициентом Холла, является основной характеристикой Х. э. Эффект открыт Э. Г. Холлом в 1879 в тонких пластинках золота. Для наблюдения Х. э. вдоль прямоугольных пластин из исследуемых веществ, длина которых l значительно больше ширины b и толщины d, пропускается ток I = jbd (см. рис. ); магнитное поле перпендикулярно плоскости пластинки. На середине боковых граней, перпендикулярно току, расположены электроды, между которыми измеряется эдс Холла V_x .

V_x = E_x b = RHj/d.      (2)

  Т. к. эдс Холла меняет знак на обратный при изменении направления магнитного поля на обратное, то Х. э. относится к нечётным гальваномагнитным явлениям .

  Простейшая теория Х. э. объясняет появление эдс Холла взаимодействием носителей тока (электронов проводимости и дырок) с магнитным полем. Под действием электрического поля носители заряда приобретают направленное движение (дрейф), средняя скорость которого (дрейфовая скорость) v_др ¹ 0. Плотность тока в проводнике j = n ×ev_др , где n — концентрация числа носителей, e — их заряд. При наложении магнитного поля на носители действует Лоренца сила : F = е [Нv_др ], под действием которой частицы отклоняются в направлении, перпендикулярном v_др и Н. В результате в обеих гранях проводника конечных размеров происходит накопление заряда и возникает электростатическое поле — поле Холла. В свою очередь поле Холла действует на заряды и уравновешивает силу Лоренца. В условиях равновесия eE_x = eHv_др , , отсюда R = 1/ne см³ /кулон. Знак R совпадает со знаком носителей тока. Для металлов , у которых концентрация носителей (электронов проводимости) близка к плотности атомов (n » 10²² см^-3 ), R ~ 10^-3 см³ /кулон, у полупроводников концентрация носителей значительно меньше и R~ 10^-5 см³ /кулон. Коэффициент Холла R может быть выражен через подвижность носителей заряда m = е t/m* и удельную электропроводность s = j/E = env_др Е: