Efecto Hall

1. Efecto Hall Universidad Nacional de ColombiaFundamentos de Electricidad y Magnetismo Stephanie Hernández Ostos G09N23Cristian Medina Medina G09N26Julián Useche Cadena G09N37

2. Algo de historia… En 1880 Edwin Herbert Hall estudio el comportamiento de una corriente, en unalamina 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 camposmagnéticos intensos; manifestaba características diferentes a las observadas porHall, 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.

3. ¿En qué consiste el Efecto Hall? 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

4. 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.

5. ¿qué Desencadena? B A B 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 cargasFEde 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. * 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.

6. Efecto Hall y las leyes del Electromagnetísmo • 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.

7. Bibliografía • 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