霍爾效應的原理和應用簡述霍爾效應原理

2021-03-05 09:21:37 字數 5164 閱讀 9719

1樓:晴天依舊

霍爾效應是電磁效應的一種,這一現象是美國物理學家霍爾(a.h.hall,1855—1938)於2023年在研究金屬的導電機制時發現的。

當電流垂直於外磁場通過導體時,垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場,從而在導體的兩端產生電勢差,這一現象就是霍爾效應,這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。霍爾效應應使用左手定則判斷。

原理:2023年霍爾(a.h.

hall)在實驗中發現:在均勻強磁場b中放入一塊板狀金屬導體,並與磁場b方向垂直如圖1,在金屬板中沿與磁場b垂直的方向通以電流i的時候,在金屬板上下表面之間會出現橫向電勢差uh 這種現象稱為霍爾效應,電勢差uh 稱為霍爾電勢差。進一步的觀察實驗還指出,霍爾電勢差uh 大小與磁感應強度b和電流強度i的大小都成正比,而與金屬板的厚度d成反比。

即uh =rhib/d (v);式中rh——(m^3*c^-1)僅與導體材料有關,稱為霍爾係數。

應用: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)施加一個電流(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」。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。

迄今為止,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。

如今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。

2樓:匿名使用者

解釋  在導體上外加與電流方向垂直的磁場,會使得導線中的電子與電洞受到不同方向的勞倫茲力而往不同方向上聚集,在聚集起來的電子與電洞之間會產生電場,此一電場將會使後來的電子電洞受到電力作用而平衡掉磁場造成的勞倫茲力,使得後來的電子電洞能順利通過 霍爾效應不會偏移,此稱為霍爾效應。而產生的內建電壓稱為霍爾電壓。   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。

  fe = fm   qvh / a = qvb   vh / a = bi / (nqad)   vh = bi / (nqd) 編輯本段相關反應  量子霍爾效應   熱霍爾效應:垂直磁場的導體會有溫度差。   corbino效應:

垂直磁場的薄圓碟會產生一個圓周方向的電流。   自旋霍爾效應 編輯本段本質  固體材料中的載流子在外加磁場中運動時,因為受到洛侖茲力的作用而使軌跡發生偏移,並在材料兩側產生電荷積累,形成垂直於電流方向的電場,最終使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡,從而在兩側建立起一個穩定的電勢差即霍爾電壓。正交電場和電流強度與磁場強度的乘積之比就是霍爾係數。

平行電場和電流強度之比就是電阻率。大量的研究揭示:參加材料導電過程的不僅有帶負電的電子,還有帶正電的空穴。

編輯本段應用  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」。

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。

簡述霍爾效應原理

3樓:天上飛

原理:當電流垂直於外磁場通過半導體時,載流子發生偏轉,垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場,從而在半導體的兩端產生電勢差,這一現象就是霍爾效應,這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。

霍爾效應 在2023年被物理學家霍爾發現,它定義了磁場和感應電壓之間的關係,這種效應和傳統的電磁感應完全不同。當電流通過一個位於磁場中的導體的時候,磁場會對導體中的電子產生一個垂直於電子運動方向上的作用力,從而在垂直於導體與磁感線的兩個方向上產生電勢差。

雖然這個效應多年前就已經被人們知道並理解,但基於霍爾效應的感測器在材料工藝獲得重大進展前並不實用,直到出現了高強度的恆定磁體和工作於小電壓輸出的訊號調節電路。根據設計和配置的不同,霍爾效應感測器可以作為開/關感測器或者線性感測器,廣泛應用於電力系統中。

4樓:暴走少女

在半導體上外加與電流方向垂直的磁場,會使得半導體中的電子與空穴受到不同方向的洛倫茲力而在不同方向上聚集,在聚集起來的電子與空穴之間會產生電場。

電場力與洛倫茲力產生平衡之後,不再聚集,此時電場將會使後來的電子和空穴受到電場力的作用而平衡掉磁場對其產生的洛倫茲力,使得後來的電子和空穴能順利通過不會偏移,這個現象稱為霍爾效應。而產生的內建電壓稱為霍爾電壓。

5樓:逗比逗無悔

霍爾效應原理:當電流垂直於外磁場通過半導體時,載流子發生偏轉,垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場,從而在半導體的兩端產生電勢差。

在半導體上外加與電流方向垂直的磁場,會使得半導體中的電子與空穴受到不同方向的洛倫茲力而在不同方向上聚集,在聚集起來的電子與空穴之間會產生電場。

電場力與洛倫茲力產生平衡之後,不再聚集,此時電場將會使後來的電子和空穴受到電場力的作用而平衡掉磁場對其產生的洛倫茲力,使得後來的電子和空穴能順利通過不會偏移。

擴充套件資料

霍爾效應在應用技術中特別重要,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。

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。

6樓:313傾國傾城

【霍爾效應簡述】:

霍爾效應是電磁效應的一種,這一現象是美國物理學家霍爾(a.h.hall,1855—1938)於2023年在研究金屬的導電機制時發現的。

當電流垂直於外磁場通過導體時,垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場,從而在導體的兩端產生電勢差,這一現象就是霍爾效應,這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。霍爾效應應使用左手定則判斷。

【中文名】:霍爾效應

【外文名】:hall effect

【表示式】:vh=bi/(nqd)

【提出者】:霍爾

【提出時間】:1879

【應用學科】:電磁學

【適用領域範圍】:電磁學

【衍生效應】:量子霍爾效應,量子反常霍爾效應

【本質】:

固體材料中的載流子在外加磁場中運動時,因為受到洛侖茲力的作用而使軌跡發生偏移,並在材料兩側產生電荷積累,形成垂直於電流方向的電場,最終使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡,從而在兩側建立起一個穩定的電勢差即霍爾電壓。正交電場和電流強度與磁場強度的乘積之比就是霍爾係數。平行電場和電流強度之比就是電阻率。

大量的研究揭示:參加材料導電過程的不僅有帶負電的電子,還有帶正電的空穴。

【相關效應】:

1、量子霍爾效應:

1.1整數量子霍爾效應:量子化電導e2/h被觀測到,為彈道輸運(ballistic transport)這一重要概念提供了實驗支援。

1.2分數量子霍爾效應:勞赫林與j·k·珍解釋了它的起源。兩人的工作揭示了渦旋(vortex)和準粒子(quasi-particle)在凝聚態物理學中的重要性。

2、熱霍爾效應:垂直磁場的導體會有溫度差。

3、corbino效應:垂直磁場的薄圓碟會產生一個圓周方向的電流。

4、自旋霍爾效應

5、量子反常霍爾效應

何謂霍爾效應?其物理本質是什麼霍爾效應的物理本質是什麼?

霍爾效應是指當固體導體放置在一個磁場內,且有電流通過時,導體內的電荷載子受到洛倫茲力而偏向一邊,繼而產生電壓 霍爾電壓 的現象。其物理本質是電磁效應的一種。在導體上外加與電流方向垂直的磁場,會使得導線中的電子受到洛倫茲力而聚集,從而在電子聚集的方向上產生一個電場,此一電場將會使後來的電子受到電力作用...

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