Transcript EfectoHall.N23.IQ

Universidad Nacional de Colombia
Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
Stephanie Hernández Ostos G09N23
Cristian Medina Medina G09N26
Julián Useche Cadena G09N37
En 1880 Edwin Herbert Hall estudio el comportamiento de una
corriente, en una lamina de material conductor y bajo la influencia
de un campo magnético perpendicular a la misma. Este
experimento es conocido desde entonces como el Efecto
Hall. Cien años mas tarde, K.von Klitzing, G.Dorda y M.Pepper, , descubrieron que
el Efecto Hall, en condiciones de temperatura muy baja y campos magnéticos
intensos; manifestaba características diferentes a las observadas por Hall, que lo
identificaban como un fenómeno claramente cuántico. La trascendencia de este
hallazgo fue reconocida, tan solo cinco años después, que les valió el premio
Nobel de Física en 1985.
En 1998, se otorgó un nuevo premio Nobel de Física a los profesores Laughlin,
Strömer y Tsui por el descubrimiento de un nuevo fluido cuántico con excitaciones
de carga fraccionarias.
Al aplicar un campo magnético a un material
conductor o semiconductor, por donde circula una
corriente eléctrica, se comprueba que aparece una
fuerza magnética en los portadores de carga que los
reagrupa dentro del material, apareciendo así un
campo
eléctrico
perpendicular
al
campo
magnético y al propio campo eléctrico generado
por la batería.
Este campo eléctrico es el denominado campo Hall,
y ligado a él aparece la tensión Hall, que se puede
medir mediante el voltímetro.
Sobre cada electrón actúa la fuerza de Lorentz
debida a la presencia del campo magnético
constante, uniforme y perpendicular a la dirección
del flujo
Dependiendo de si la lectura del voltímetro es positiva o negativa, y conociendo la
dirección del campo magnético y del campo eléctrico originado por la batería, podemos
deducir si los portadores de carga de la barra de material desconocido son las cargas
positivas o las negativas.
Debido a la separación de cargas aparece un campo
eléctrico EH , dirigido desde A hacia B. Este campo a su vez,
ejercerá una fuerza eléctrica sobre los portadores de
cargas FE de sentido opuesto a la fuerza magnética
Fm. La separación de cargas irá aumentando hasta que se
alcanza la situación estacionaria cuando la fuerza eléctrica
equilibra a la fuerza magnética.
A
B
B
* Midiendo la diferencia de potencial VA - VB, y conocido el valor del campo
magnético aplicado, se puede obtener la velocidad de desplazamiento de los
portadores de carga.
• Sabemos que un campo magnético actúa sobre las cargas en movimiento (Fuerza
de Lorentz). F= qe X B
• Una corriente I que atraviesa un material consiste en cargas (electrones) que se
desplazan (en dirección contraria a la corriente) con una velocidad que
denominaremos v.
• Si sumergimos esa corriente de electrones en un campo magnético B, cada uno de
los electrones que forman la corriente estará sometidos a la fuerza de Lorentz.
• Como consecuencia tendremos una concentración de cargas negativas sobre uno
de los lados del material y un déficit de cargas negativas en el lado opuesto. Esta
distribución de cargas genera una diferencia de potencial entre ambos lados, la
tensión de Hall VH, y un campo eléctrico EH.
• Este campo eléctrico que genera a su vez una fuerza eléctrica sobre los electrones
dada por la Ley de Coulomb, Fe = -e . EH, que actúa en dirección contraria que la
fuerza de Lorentz. El equilibrio se alcanzará cuando la suma de las dos fuerzas sea
nula, de lo cual deducimos que en el equilibrio el valor del campo Hall es: EH = -v^B.
• Raymond A. Serway; Jerry S. Faughn. Fisica para ciencias e
ingeniería.
Mc Graw Hill, sexta edición, 2006
•http://es.scribd.com/doc/5019646/Efecto-Hall