Der Hall-Effekt

Stellen Sie sich einen rechteckigen stromdurchflossenen Leiter mit Elektronen als Ladungsträgern vor. Wenn ein Magnetfeld senkrecht zur Ebene des Leiters angelegt wird, driften die Elektronen, die sich in einer geraden Linie bewegen, aufgrund der ablenkenden Magnetkraft.

Die Elektronen sammeln sich auf der einen Seite des Leiters an und hinterlassen überschüssige positive Ladungen auf der anderen Seite. Durch diese Ladungstrennung entsteht im Inneren des Leiters ein elektrisches Feld, das auf jedes Elektron eine elektrische Kraft ausübt, die der magnetischen Kraft entgegenwirkt.

Im Gleichgewicht gleicht die Größe der elektrischen Kraft die magnetische Kraft aus und stoppt ein weiteres Driften der Elektronen. Die Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten des Leiters ist die Hallspannung.

Durch die Angabe der Driftgeschwindigkeit in Form des Stroms kann die Hall-Spannung auch zur Messung der Anzahldichte der Ladungsträger verwendet werden.

Hall-Sonden messen die Größe eines unbekannten Magnetfelds aus der Hall-Spannung und den bekannten Parametern des Leiters.

Eine wichtige Anwendung dieser Entdeckung besteht darin, dass die Polarität der Hall-Spannung impliziert, ob die Ladungsträger im Leiter negativ oder positiv sind.