אם אתה שואל אדם מכיר את הפיזיקה ברמה של ידע בסיסי רק מה אפקט הול הוא ואיפה הוא מוחל, אתה לא יכול לקבל תשובה. באופן מפתיע, במציאות של העולם המודרני זה קורה לעתים קרובות למדי. למעשה, אפקט הול משמש מכשירים חשמליים רבים. לדוגמה, כונני דיסקט המחשב הפופולרי פעם אחת קבע את המיקום ההתחלתי של המנוע בעזרת גנרטורים הול. החיישנים המתאימים "היגרו" לסכימות של כוננים מודרניים עבור תקליטורים (CD ו- DVD). בנוסף, תחומי היישום כוללים לא רק מכשירי מדידה שונים, אלא גם גנרטורים חשמליים המבוססים על המרת חום לשטף של חלקיקים טעונים תחת פעולה של שדה מגנטי (MHD).
אדווין הרברט הול בשנת 1879, ביצוע ניסויים עםלוחית, גילה תופעה של הופעת פוטנציאל (מתח), במבט ראשון, באינטראקציה של זרם חשמלי ושדה מגנטי. אבל הכול בסדר.
בואו נעשה ניסוי מחשבה קטן: קח לוחית מתכת והעביר זרם חשמלי דרכה. לאחר מכן אנו מניחים אותו בשדה מגנטי חיצוני באופן שקווי עוצמת השדה מכוונים בניצב למישור הצלחת המוליכה. כתוצאה מכך יופיע הבדל פוטנציאלי על הפנים (בכיוון הזרם). זהו אפקט הול. הסיבה להופעתה היא הכוח הידוע של לורנץ.
יש דרך לקבוע את ערך המתח המתקבל (נקרא לפעמים פוטנציאל הול). הביטוי הכללי מקבל את הצורה:
אה = אה * ח,
כאשר H הוא עובי הצלחת; אה הוא כוחו של השדה החיצוני.
מכיוון שהפוטנציאל נובע מחלוקה מחדש של נושאות מטען במוליך, ואז היא מוגבלת (התהליך לא נמשך ללא הגבלת זמן). תנועת המטענים רוחבית תיפסק ברגע בו ערך הכוח הלורנציאני (F = q * v * B) שווה לתגובה q * Eh (q הוא המטען).
מכיוון שצפיפות הזרם J שווה לתוצר של ריכוז המטענים, מהירותם וערך היחידה q, כלומר
J = n * q * v,
בהתאמה,
v = J / (q * n).
מכאן זה נובע (מקשר בין הנוסחה למתח):
אה = B * (J / (q * n)).
אנו משלבים את כל האמור לעיל וקובעים את הפוטנציאל של האולם באמצעות ערך החיוב:
אה = (J * B * H) / n * q).
אפקט הול מרמז שלפעמים בבמתכות, לא אלקטרוניות, אלא הולכת חורים נצפית. לדוגמא, מדובר בקדמיום, בריליום ואבץ. בלימוד אפקט ההול במוליכים למחצה, איש לא הטיל ספק בכך שנושאי מטען הם "חורים". עם זאת, כפי שכבר צוין, זה חל גם על מתכות. האמינו כי במהלך חלוקת המטענים (היווצרות פוטנציאל האולם), הווקטור המשותף ייווצר על ידי אלקטרונים (סימן שלילי). עם זאת התברר כי אלקטרונים אינם יוצרים זרם בשטח. בפועל, מאפיין זה משמש לקביעת צפיפות מובילי המטען בחומר מוליך למחצה.
מפורסם לא פחות הוא אפקט הול הקוונטים (1982)שָׁנָה). זהו אחד המאפיינים של מוליכות של גז אלקטרונים דו-ממדי (חלקיקים יכולים לנוע בחופשיות בשני כיוונים בלבד) בתנאים של טמפרטורות נמוכות במיוחד ושדות מגנטיים חיצוניים גבוהים. כשלמדנו אפקט זה התגלה קיומה של "שבר". הרושם היה שהמטען נוצר לא על ידי מובילים בודדים (1 + 1 + 1), אלא על ידי חלקי רכיב (1 + 1 + 0.5). עם זאת, התברר כי לא חלים על חוקים. בהתאם לעקרון פאולי, סביב כל אלקטרון בשדה מגנטי, נוצר מעין מערבולת מכמות הזרימה עצמה. בעוצמת שדה הולכת וגוברת נוצר מצב שבו ההתכתבות "אלקטרון אחד = מערבולת אחת" מפסיקה להתגשם. ישנם כמה קוונטים של שטף מגנטי לכל חלקיק. החלקיקים החדשים הללו הם בדיוק הסיבה לתוצאה השברית באפקט הול.
