科学|霍尔效应的原理及应用
霍尔效应的原理
霍尔效应是导电材料中的电流与磁场的相互作用 ， 而产生电动势的一种效应 。
这个导电材料通常是半导体材料 ， 将半导体材料接入一个电源中 ， 形成一个回路 ， 此时电路中就存在电荷的定向移动 ， 如下图：
本文插图
本文插图
如果此时将这个导电板处于一个磁场中 ， 电荷会受到洛伦兹力 ， 其路径会发生偏移 ， 电荷偏移之后 ， 就会形成电场 ， 电荷同时会受到电场力 ， 这个力正好与洛伦兹力方向相反 ， 阻碍其移动 ， 最终 ， 电场力与洛伦兹力平衡 ， 如下图：
本文插图
本文插图
如果使用仪表测试导电板两侧的电压 ， 会发现其形成了电动势
【科学|霍尔效应的原理及应用】
本文插图
我们对上述过程进行进一步分析：
本文插图
E:电场强度；
e：单个粒子的电荷量；
n：单位体积的带电粒子数量；
B：磁通密度；
v：带电粒子移动速度 。
最终平衡时：
本文插图
本文插图
这个霍尔系数是跟霍尔材料有关的参数 ， 就得到霍尔效应的核心公式：
本文插图
这个U被称为霍尔电压 。 可以看出当材料及形状确定时 。
本文插图
最终可等效为下图：
本文插图
霍尔效应的实际应用
霍尔效应的应用十分广泛 ， 就我比较熟悉的汽车测试行业 ， 列举两例 ， 来进一步理解霍尔效应 。 变速箱转速检测
检测原理图如下：
本文插图
等效原理图如下：
本文插图
在齿轮旋转的过程中 ， 霍尔元件所处的磁场会发生变化 ， 磁通密度也随之发生变化 ， 如下图：
本文插图
整个完整检测过程见下图：
本文插图
钳形表测量直流电流
我们常常使用的钳形表 ， 测量直流时 ， 基本都是用的霍尔效应来进行测量 。
本文插图
推荐阅读
- 科学|金属所在极细多晶体铜中发现一种新型亚稳固态-受限晶体结构
- 科学,Spacex|美“太空班车”正式启航！SpaceX载人“龙”飞船顺利升空
- 行业互联网|1.5亿元重奖50位青年科学家！可做科研也可还房贷
- 科学,Spacex|【SpaceX今日首次正式发射载人飞船，送四名宇航员进空间站】
- 科学|中科院和代尔夫特理工大学开发新方法 预测钠离子电池原子结构
- 白石崖|我国科学家研究揭示 丹尼索瓦人曾长期生活在青藏高原
- 科学|科学奇闻，有生之年，人类有可能会经历的宇宙大事件
- 科学|澳洲母牛开始吃蛇，专家称缺乏营养，是真的吗？这预示着什么？
- 科学|3亿年前的文明地图，中国一直可以走到澳洲，世界是一片大陆
- 科学|惊天骗局？科学家发现即便没有人类，也无法阻止全球变暖