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改变世界的科技霍尔效应-【新闻】

发布时间:2021-05-24 10:02:27 阅读: 来源:粉尘涂料助剂厂家

改变世界的科技——霍尔效应霍尔效应是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时发现的。

霍尔效应的原理就是:当电流通过一个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力,从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产生电势差。

霍尔效应的发现重新定义了磁场和感应电压之间的关系,改变了人们对于传统电磁感应的认识。

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。在电场强度与洛伦兹力产生平衡之后,不再聚集,此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力,使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移,这个现象称为霍尔效应,而产生的内建电压称为霍尔电压。

如上图所示,导体为一个长方体,长度分别为w、l、d,磁场垂直wl平面。电流经过wd,电流i= nqv(ad),n为电荷密度。设霍尔电压为UH,导体沿霍尔电压方向的电场为UH / w。设磁场强度为B。

根据洛伦兹力f=qE+qvB/c(Gauss 单位制),则可以得出霍尔电场:

由实验可测出 E= UH/w,则定义霍尔电阻为RH= UH/I =EW/jW= E/j,而j = q n v,RH=-vB/c /(qn v)=- B/(qnc),则UH=RH I= -B I /(q n c)。

实际上霍尔效应在应用技术中特别重要。后人根据霍尔效应做成的霍尔器件,就是以磁场为工作媒体,将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出,使之具备传感和开关的功能。例如在汽车上使用的信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关,等等都属于霍尔器件的应用范畴。

霍尔器件通过检测磁场变化,转变为电信号输出,可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化。例如位置、位移、角度、角速度、转速等等,并可将这些变量进行二次变换;可测量压力、质量、液位、流速、流量等。霍尔器件输出量直接与电控单元接口,可实现自动检测。

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