關於霍耳效應的不理解處

2021-03-07 02:20:28 字數 2664 閱讀 6278

1樓:匿名使用者

導體的上下兩端本來是沒有電勢差的,但是由於導體中自由移動的電子受到洛侖茲力定向移動到一端,另一端的電子就少了,而原子核本來就是帶正電的,帶負電的電子少了,另一端自然就顯正電了,這和感應起電基本上相同的吧

2樓:匿名使用者

均勻的時候有正點荷和負電荷共同存在

當加了電場後,負電荷會向電場線的負方向移動,留下正電荷,而在另一個地方,也就是負電荷到達的地方,由於這些負電荷的加入,使得負電荷比正電荷多,破壞了原來的平衡,會表現是負極性,原來的地方由於負電荷的移走剩下正電荷,表現出正極性

3樓:

電荷守恆,總電荷總是不變的

4樓:匿名使用者

霍爾效應hall effect是一種磁電效應,是德國物理學家霍爾2023年研究載流導體在磁場中受力的性質時發現的。

根據霍爾效應,人們用半導體材料製成霍爾元件,它具有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優點,因此,在測量、自動化、計算機和資訊科技等領域得到廣泛的應用。

通過該實驗可以瞭解霍爾效應的物理原理以及把物理原理應用到測量技術中的基本過程。

當電流垂直於外磁場方向通過導體時,在垂直於磁場和電流方向的導體的兩個端面之間出現電勢差的現象稱為霍爾效應,該電勢差稱為霍爾電勢差(霍爾電壓)。

霍爾效應原理

所謂霍爾效應,是指磁場作用於載流金屬導體、半導體中的載流子時,產生橫向電位差的物理現象。金屬的霍爾效應是2023年被美國物理學家霍爾發現的。當電流通過金屬箔片時,若在垂直於電流的方向施加磁場,則金屬箔片兩側面會出現橫向電位差。

半導體中的霍爾效應比金屬箔片中更為明顯,而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現極強的霍爾效應。

利用霍爾效應可以設計製成多種感測器。霍爾電位差uh的基本關係為

uh=rhib/d(18)

rh=1/nq(金屬)(19)

式中rh——霍爾係數:

n——載流子濃度或自由電子濃度;

q——電子電量;

i——通過的電流;

b——垂直於i的磁感應強度;

d——導體的厚度。

對於半導體和鐵磁金屬,霍爾係數表示式與式(19)不同,此處從略。

由於通電導線周圍存在磁場,其大小與導線中的電流成正比,故可以利用霍爾元件測量出磁場,就可確定導線電流的大小。利用這一原理可以設計製成霍爾電流感測器。其優點是不與被測電路發生電接觸,不影響被測電路,不消耗被測電源的功率,特別適合於大電流感測。

若把霍爾元件置於電場強度為e、磁場強度為h的電磁場中,則在該元件中將產生電流i,元件上同時產生的霍爾電位差與電場強度e成正比,如果再測出該電磁場的磁場強度,則電磁場的功率密度瞬時值p可由p=eh確定。

利用這種方法可以構成霍爾功率感測器。

如果把霍爾元件整合的開關按預定位置有規律地佈置在物體上,當裝在運動物體上的永磁體經過它時,可以從測量電路上測得脈衝訊號。根據脈衝訊號列可以感測出該運動物體的位移。若測出單位時間內發出的脈衝數,則可以確定其運動速度。

霍爾效應在應用技術中特別重要。

霍爾發現,如果對位於磁場(b)中的導體(d)施加一個電壓(iv),該磁場的方向垂直於所施加電壓的方向,那麼則在既與磁場垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會產生另一個電壓(uh),人們將這個電壓叫做霍爾電壓,產生這種現象被稱為霍爾效應。

好比一條路,本來大家是均勻的分佈在路面上,往前移動.當有磁場時,大家可能會被推到靠路的右邊行走.故路(導體)的兩側,就會產生電壓差.這個就叫「霍爾效應」。

方便起見,假設導體為一個長方體,長度分別為a,b,d,磁場垂直ab平面。電流經過ad,電流i = nqv(ad),n為電荷密度。設霍爾電壓為vh,導體沿霍爾電壓方向的電場為vh / a。

設磁場強度為b。

qvh / a = qvb

vh / a = bi / (nqad)

vh = bi / (nqd)

霍爾效應的應用

根據霍爾效應做成的霍爾器件,就是以磁場為工作**,將物體的運動參量轉變為數字電壓的形式輸出,使之具備感測和開關的功能。

訖今為止,已在現代汽車上廣泛應用的霍爾器件有:在分電器上作訊號感測器、abs系統中的速度感測器、汽車速度表和里程錶、液體物理量檢測器、各種用電負載的電流檢測及工作狀態診斷、發動機轉速及曲軸角度感測器、各種開關,等等。

例如:汽車點火系統,設計者將霍爾感測器放在分電器內取代機械斷電器,用作點火脈衝發生器。這種霍爾式點火脈衝發生器隨著轉速變化的磁場在帶電的半導體層內產生脈衝電壓,控制電控單元(ecu)的初級電流。

相對於機械斷電器而言,霍爾式點火脈衝發生器無磨損免維護,能夠適應惡劣的工作環境,還能精確地控制點火正時,能夠較大幅度提高發動機的效能,具有明顯的優勢。

用作汽車開關電路上的功率霍爾電路,具有抑制電磁干擾的作用。許多人都知道,轎車的自動化程度越高,微電子電路越多,就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件,尤其是功率較大的前照燈、空調電機和雨刮器電機在開關時會產生浪湧電流,使機械式開關觸點產生電弧,產生較大的電磁干擾訊號。

採用功率霍爾開關電路可以減小這些現象。

霍爾器件通過檢測磁場變化,轉變為電訊號輸出,可用於監視和測量汽車各部件執行引數的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉速等等,並可將這些變數進行二次變換;可測量壓力、質量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元介面,可實現自動檢測。

目前的霍爾器件都可承受一定的振動,可在零下40攝氏度到零上150攝氏度範圍內工作,全部密封不受水油汙染,完全能夠適應汽車的惡劣工作環境。

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