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Hall-Effekt


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Der Hall-Effekt (entdeckt 1879 von Dr. Edwin Hall) tritt auf in einem stromdurchflossenen Leiter Ladungsträger (gegebenenfalls Elektronen) fließen. Auf diese in einem Magnetfeld die Lorentzkraft . Fließt der Strom senkrecht zum Magnetfeld werden die Ladungsträger auf eine Seite des "gedrängt" und es entsteht eine Spannung zwischen und der gegenüberliegenden Seite. Diese Spannung wird U H genannt.

Inhaltsverzeichnis

Erklärung

Der fließende Strom im Leiter besteht aus Elektronen oder auch aus positiven Ladungen (vor bei Halbleitern ). Da sich diese bewegen und in Magnetfeld befinden wirkt auf sie die Lorentzkraft und sie werden auf eine Seite wo sich die Ladungsträger konzentrieren. Daraus resultiert Spannungsunterschied eine Spannung. Da die positiven und Ladungen aus entgegengesetzten Richtungen kommen und unterschiedlich sind werden sie in dieselbe Richtung abgelenkt. ist die Spannung bei Leitern mit negativen positiven Ladungsträgern entgegengesetzt was auch im R H -Wert wiedergegeben wird. Bei Halbleitern ist der deutlich größer.

Berechnung

Die Hallspannung U H berechnet sich aus dem fließendem Strom I ) der magnetischen Flussdichte ( B ) der Dicke des Leiters bzw. des ( d ) und der Hall-Konstante ( R H ) wie folgt:

<math>U_H= {1 \over n \cdot e} { I \cdot B \over d}=R_H \cdot I \cdot B \over d}</math>

Anwendung

Die Hall-Effekt wird bei so genannten Hallsonden zur Messung des Magnetfeldes ausgenutzt indem die abgegebene Spannung gemessen (weil U H ~ B ).

Quanten-Hall-Effekt

Der Quanten-Hall-Effekt sagt aus dass bei Magnetfeldern und tiefen Temperaturen um einige Kelvin die Hallspannung geteilt durch den Strom durch den Leiter fließt nicht konstant ist immer ein ganzzahliger Bruchteil der Konstante R K = h / e ² ( Planck'sche Konstante durch das Quadrat der Elementarladung ) ≈ 25 8 k Ohm ist also R K /2 R K /3 usw. Die Genauigkeit mit der diese reproduziert werden können ist inzwischen so extrem dass R K durch internationale Verträge als Standard für elektrischen Widerstand festgelegt worden ist. Der Quanten-Hall-Effekt weitgehend verstanden. Klaus von Klitzing bekam für diese Entdeckung 1985 den Nobelpreis .

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