1. Холла эффект

Входы: магнитное поле.

Выходы: электрическое поле, электрическое напряжение.

Графическая иллюстрация:

Рис. 2.57. Графическая иллюстрация эффекта Холла

Сущность:

Эффект Холла - появление в проводнике с током плотностью j, помещённом в магнитное поле Н, электрического поля Ен, перпендикулярного Н и j. Объясняется воздействием носителей заряда (электронов проводимости и дырок) с магнитным полем. В магнитном поле на электроны действует сила Лоренца F=e[HV], под действием которой частицы отклоняются в направлении, перпендикулярном j и H. В результате на боковой грани пластины происходит накопление зарядов и возникает поле Холла. В свою очередь, поле Холла действует на заряды и уравновешивает силу Лоренца. Возникает разность потенциалов между боковыми гранями пластины из металлического проводника или полупроводников, вдоль которого протекает электрический ток, при действии перпендикулярно ей магнитного поля.

Коэффициент Холла может быть положительным и отрицательным и даже менять знак с изменением температуры. Для большинства металлов наблюдается почти полная независимость коэффициента Холла от температуры. Резко аномальным эффектом Холла обладает висмут, мышьяк и сурьма. В ферромагнетиках наблюдается особый, ферромагнитный эффект Холла. Коэффициент Холла достигает максимума в точке Кюри, а затем снижается.

Математическое описание:

Напряжение (ЭДС) Холла:

, где

- ток [A],

- индукция магнитного поля [Тл],

- толщина пластины [м],

- постоянная Холла [см³/Кл].

R=1/(ne), где

e – элементарный заряд [Кл],

n – концентрация электронов [cм^-3].

Для металлов R~ 10^-3, для полупроводников ~ 10⁵ см³/Кл.

Применение.

Измерители мощности электрического тока, измерители индукции магнитного поля.

A.с. № 272426; Способ измерения магнитной индукции в образце из магнитотвердого материала путем помещения испытуемого образца во внешнее магнитное поле, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения, через поперечное сечение образца пропускают электрический ток и измеряют ЭДС Холла на его основных гранях, по которой судят об искомой величине.

А.с. № 2336399: Устройство для измерения среднего индикаторного давления в цилиндрах поршневых машин, содержащее датчик, преобразующий давление в электрический сигнал, датчик положения поршня, усилитель, электронный вычислительный блок и указатель, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в качестве датчика положения поршня и множительного элемента вычислительного блока использован датчик Холла, магнитная система которого жестко связана с коленчатым валом двигателя, а активный элемент соединен через усилитель с выходом датчика давления, при этом выход датчика Холла через интегратор подключен к указателю.

2.12.2. Эттинсгаузена эффект

Входы: магнитное поле, ток.

Выходы: разность температур.

Графическая иллюстрация:

Рис.2.58. Возникновение разности температур

в твердом проводнике

Сущность:

В твердом проводнике с током I под действием магнитного поля H, перпендикулярного I, возникает градиент Т (разность температур) в направлении, перпендикулярном I и H , который характеризуется нагревом одной грани проводника и охлаждением другой.

Математическое описание:

,

коэффициент Эттингаузена.

,

H –напряжённость магнитного поля , А/м,

м/с,

– сила тока, А,

- эффективная маска, кг,

- энергия электрона,

– время релаксации,

- абсолютная температура.

Применение:

А.с. 182 778: Низкотемпературное устройство на основе эффектов Пельтье и Эттинсгаузена, отличающийся тем, что с целью одновременного использования термоэлектрической батареи как генератора холода и как источника магнитного поля для охладителя Эттинсгаузена, термобатарея выполнена виде цилиндрического соленоида.