Efeito hall

INSTITUTO DE FISICA- UFBa DEPARTAMENTO DE FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO ESTRUTURA DA MATERIA I (FIS 101) Roteiro elaborado por Newton Oliveira EFEITO HALL

Março, 2003

OBJETIVO DO EXPERIMENTO: A finalidade do experimento é estudar o efeito Hall determinando a constante Hall por unidade de espessura em uma célula Hall. A célula Hall será então calibrada para ser utilizada em medidas da indução magnética.

MATERIAL: 1. Eletroimã (Imax 1.5 A), com peças polares cilíndricas. 2. Fonte de alimentação CENCO 50 Vdc, 5 A. 3. Multiteste Minipa ET-2080, 0 - 20 A, DC (medida da corrente do imã). 4.Multiteste Minipa ET-2080, 0 - 400mA, DC (medida da corrente na célula Hall). 5.Multiteste Minipa ET-2080, 0 – 2Vdc (medida da tensão Hall) 6. Fonte de tensão ajustável SME. 7. Célula Hall.

TEORIA DA MEDIDA:

Consideremos um condutor na forma de uma barra de seção retangular conduzindo uma corrente elétrica I. Apliquemos um campo de indução magnética B perpendicular à densidade de corrente J conforme o desenho a seguir. Os portadores de carga q que estão em movimento com uma velocidade de arraste v estarão sob efeito de uma força magnética que os deslocarão para a lateral do condutor, aumentando a concentração desses portadores nessa região. Essa maior concentração de cargas na lateral dá origem a um campo elétrico lateral conhecido como campo Hall ou EH . Esse campo pode ser detectado pela medida da diferença de potencial que aparece entre as faces laterais do condutor, chamada de tensão Hall ou VH .

2

r B

r r r F = qv x B r F

d r r J = nqv

r J

a

n é a concentração de portadores de carga. (# de portadores/volume)

b

Os portadores de carga não podem sair pela lateral do condutor. Portanto, na situação de equilíbrio, o campo Hall exerce uma força nos portadores de carga em movimento no sentido oposto à força magnética. r r r EH = − v x B ou r r r 1 r r E=− J x B = −RH J x B nq onde RH é definida como a constante Hall do material. A constante Hall pode