Работая вместе, электричество и магнетизм могут заставить вещи двигаться: электромоторы, динамики и наушники — это лишь некоторые из незаменимых современных гаджетов, которые функционируют таким образом. Отправить колеблющийся электрический ток через медную катушкупровод и (хотя вы не можете видеть, что это происходит), вы также создадите временное магнитное поле вокруг катушки. Поместите катушку рядом с большим постоянным магнитом, и временное магнитное поле, создаваемое катушкой, будет либо притягивать, либо отталкивать магнитное поле от постоянного магнита. Если катушка может свободно двигаться, она будет делать это — к постоянному магниту или от него. В электродвигателе катушка настроена так, что она может вращаться на месте и вращать колесо ; в громкоговорителях и наушниках катушка приклеена к листу бумаги , пластика или ткани, который перемещается назад и вперед для выкачивания звука.
Что если вы поместите кусок проводника с током в магнитное поле, и этот провод не сможет двигаться? То, что мы называем электричеством, обычно представляет собой поток заряженных частиц через кристаллические (обычные, твердые ) материалы (либо отрицательно заряженные электроны, изнутри атомов , либо иногда положительно заряженные «дыры» — промежутки, в которых должны находиться электроны). Вообще говоря, если вы подключите плиту из токопроводящего материала к батарее, электроны пройдут через плиту по прямой линии. Как движущиеся электрические заряды, они также будут создавать магнитное поле. Если вы поместите плиту между полюсами постоянного магнита, электроны будут отклоняться в искривленный путь при движении через материал, потому что их собственное магнитное поле будет взаимодействовать с полем постоянного магнита. (Для записи, вещь, которая заставляет их отклоняться, называется силой Лоренца, но нам не нужно вдаваться во все детали здесь.) Это означает, что одна сторона материала будет видеть больше электронов, чем другая, поэтому потенциал Разница (напряжение) появится на материале под прямым углом как к магнитному полю от постоянного магнита, так и к потоку тока. Это то, что физики называют датчик Холла, Чем больше магнитное поле, тем больше отклоняются электроны; чем больше ток, тем больше электронов нужно отклонить. В любом случае, чем больше будет разность потенциалов (известная как напряжение Холла ). Другими словами, напряжение Холла пропорционально по величине как электрическому току, так и магнитному полю. Все это имеет больше смысла в нашей маленькой анимации ниже.
Как работает эффект Холла?
- Когда электрический ток протекает через материал, электроны (показанные здесь как синие капли) движутся через него в значительной степени по прямой линии.
- Поместите материал в магнитное поле, и электроны внутри него тоже окажутся в поле. Сила действует на них (сила Лоренца) и заставляет их отклоняться от их прямого пути.
- Теперь, глядя сверху, электроны в этом примере будут сгибаться, как показано: с их точки зрения, слева направо. С большим количеством электронов на правой стороне материала (внизу на этом рисунке), чем слева (вверху на этом рисунке), будет разница в потенциале (напряжение) между двумя сторонами, как показано зеленым линия со стрелкой Размер этого напряжения прямо пропорционален величине электрического тока и напряженности магнитного поля, более подробно о работе датчика Холла вы найдете на сайте https://meanders.ru/datchiki-holla-rabota-tipy-primenenie-preimushhestva-i-nedostatki.shtml.