Adiabatic नकारात्मक आणि सकारात्मक हॉल प्रभाव

चुंबकीय क्षेत्रामध्ये ठेवलेल्या विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या वायरमध्ये, विद्युत प्रवाह आणि चुंबकीय क्षेत्राच्या दिशांना लंब असलेल्या दिशेने एक व्होल्टेज प्रेरित केले जाते. अशा व्होल्टेजच्या दिसण्याच्या घटनेला हॉल इफेक्ट म्हणतात आणि प्रेरित व्होल्टेजलाच हॉल व्होल्टेज म्हणतात.

1879 मध्ये, अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञ एडविन हॉल (1855-1938), त्याच्या प्रबंधावर काम करत असताना, एक मनोरंजक परिणाम शोधला. त्याने थेट प्रवाह वाहून नेणारी सोन्याची पातळ प्लेट घेतली आणि ती प्लेटच्या समतलाला लंब असलेल्या चुंबकीय क्षेत्रात ठेवली. या प्रकरणात, प्लेटच्या कडा दरम्यान अतिरिक्त विद्युत क्षेत्र दिसू लागले. नंतर, या घटनेला शोधकर्त्याचे नाव देण्यात आले. हॉल इफेक्टला विस्तृत अनुप्रयोग सापडला आहे: याचा वापर चुंबकीय क्षेत्र (हॉल सेन्सर्स) च्या प्रेरण मोजण्यासाठी तसेच प्रवाहकीय पदार्थांच्या भौतिक गुणधर्मांचा अभ्यास करण्यासाठी केला जातो (हॉल इफेक्ट वापरून, वर्तमान वाहकांच्या एकाग्रतेची गणना करू शकते आणि त्यांचे चिन्ह).

हॉल करंट इफेक्ट सेन्सर मॉड्यूल ACS712 5A

दोन प्रकारचे विद्युत प्रवाह वाहक आहेत - सकारात्मक वाहक एका दिशेने फिरतात आणि नकारात्मक वाहक विरुद्ध दिशेने फिरतात.

चुंबकीय क्षेत्राद्वारे एका विशिष्ट दिशेने जाणाऱ्या नकारात्मक वाहकांना अशा शक्तीचा अनुभव येतो जो त्यांची गती सरळ मार्गावरून वळवतो. समान चुंबकीय क्षेत्राद्वारे विरुद्ध दिशेने प्रवास करणारे सकारात्मक वाहक नकारात्मक वाहकांच्या दिशेने विक्षेपित होतात.

कंडक्टरच्या एकाच बाजूला लॉरेंट्झ फोर्सच्या प्रभावाखाली असलेल्या सर्व वर्तमान वाहकांच्या अशा विचलनाचा परिणाम म्हणून, वाहक लोकसंख्या ग्रेडियंट स्थापित केला जातो आणि कंडक्टरच्या एका बाजूला प्रति युनिट व्हॉल्यूम वाहकांची संख्या पेक्षा जास्त असेल. दुसऱ्यावर

दोन प्रकारच्या वाहकांची संख्या समान असताना खालील आकृती या प्रक्रियेचा एकूण परिणाम स्पष्ट करते.

येथे, दोन प्रकारच्या वाहकांनी व्युत्पन्न केलेले संभाव्य ग्रेडियंट एकमेकांच्या विरुद्ध निर्देशित केले जातात, जेणेकरून बाहेरून पाहिल्यावर त्यांचा प्रभाव ओळखता येत नाही. जर एका प्रकारच्या वाहकांची संख्या दुसर्‍या प्रकारच्या वाहकांपेक्षा जास्त असेल, तर वाहक लोकसंख्या ग्रेडियंट हॉल ग्रेडियंट संभाव्यता व्युत्पन्न करते, ज्याचा परिणाम म्हणून वायरवर लागू केलेला हॉल व्होल्टेज शोधला जाऊ शकतो.

Adiabatic नकारात्मक हॉल प्रभाव. जर फक्त इलेक्ट्रॉन चार्ज वाहक असतील, तर तापमान ग्रेडियंट आणि विद्युत संभाव्य ग्रेडियंट पॉइंट विरुद्ध दिशेने.

अॅडियाबॅटिक हॉल इफेक्ट. जर फक्त छिद्रे चार्ज वाहक असतील, तर तापमान ग्रेडियंट आणि विद्युत संभाव्य ग्रेडियंट पॉइंट एकाच दिशेने

जर हॉल व्होल्टेजच्या प्रभावाखाली वायरद्वारे प्रवाह अशक्य असेल तर दरम्यान Lorentz सैन्याने आणि हॉलद्वारे व्होल्टेज समतोल स्थापित केला जातो.

या प्रकरणात, लॉरेन्ट्झ फोर्स वायरच्या बाजूने वाहक लोकसंख्या ग्रेडियंट तयार करतात, तर हॉल व्होल्टेज वायरच्या संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये एकसमान लोकसंख्या वितरण पुनर्संचयित करते.

d वर्तमान आणि चुंबकीय क्षेत्र दिशांना लंब निर्देशित केलेल्या हॉल इलेक्ट्रिक फील्डची ताकद (प्रति युनिट जाडी) खालील सूत्राद्वारे निर्धारित केली जाते:

Fz = KzVJ,

जेथे K.z — हॉल गुणांक (त्याचे चिन्ह आणि परिपूर्ण मूल्य विशिष्ट परिस्थितीनुसार लक्षणीय बदलू शकतात); B — चुंबकीय प्रेरण आणि J म्हणजे कंडक्टरमध्ये वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाची घनता (वाहकाच्या क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्राच्या प्रति युनिट विद्युत प्रवाहाचे मूल्य).

आकृती सामग्रीची एक शीट दर्शविते जी जेव्हा त्याचे टोक बॅटरीला जोडलेले असतात तेव्हा एक मजबूत विद्युत प्रवाह i चालवते. जर आपण विरुद्ध बाजूंमधील संभाव्य फरक मोजला, तर ते आपल्याला शून्य देईल, जसे की डावीकडील आकृतीमध्ये दाखवले आहे. जेव्हा चुंबकीय क्षेत्र B शीटमधील विद्युत् प्रवाहाला लंब लागू केले जाते तेव्हा परिस्थिती बदलते, आम्ही पाहू की उजवीकडील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे विरुद्ध बाजूंमध्ये V3 एक अतिशय लहान संभाव्य फरक दिसून येतो.

"एडियाबॅटिक" हा शब्द विचाराधीन प्रणालीमध्ये बाहेरून किंवा बाहेरून उष्णतेचा प्रवाह नसलेल्या परिस्थितीचे वर्णन करण्यासाठी वापरला जातो.

आडवा दिशेने उष्णता आणि विद्युत प्रवाह रोखण्यासाठी वायरच्या दोन्ही बाजूंना इन्सुलेट सामग्रीचे स्तर आहेत.

हॉल व्होल्टेज हे वाहकांच्या असमान वितरणावर अवलंबून असल्याने, शरीराला बाहेरून ऊर्जा पुरवली गेली तरच ती शरीरात राखली जाऊ शकते.ही ऊर्जा विद्युत क्षेत्रातून येते जी पदार्थामध्ये प्रारंभिक प्रवाह निर्माण करते. गॅल्व्हनोमॅग्नेटिक पदार्थामध्ये दोन संभाव्य ग्रेडियंट स्थापित केले जातात.

प्रारंभिक संभाव्य ग्रेडियंटची व्याख्या प्रारंभिक वर्तमान घनता पदार्थाच्या प्रतिकाराने गुणाकार केली जाते आणि हॉल संभाव्य ग्रेडियंटची व्याख्या हॉल गुणांकाने गुणाकार केलेली प्रारंभिक वर्तमान घनता म्हणून केली जाते.

हे दोन ग्रेडियंट परस्पर लंब असल्यामुळे, आपण त्यांच्या वेक्टर बेरीजचा विचार करू शकतो, ज्याची दिशा मूळ प्रवाहाच्या दिशेपासून काही कोनाद्वारे विचलित होईल.

हा कोन, ज्याचे मूल्य विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेने असलेल्या विद्युत क्षेत्राच्या बलांच्या गुणोत्तराने निर्धारित केले जाते आणि विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेने निर्माण होणारे विद्युत क्षेत्र, त्याला हॉल कोन म्हणतात. प्रवाहाच्या दिशेच्या संदर्भात ते सकारात्मक किंवा नकारात्मक असू शकते, कोणते वाहक प्रबळ आहेत यावर अवलंबून - सकारात्मक किंवा नकारात्मक.

हॉल इफेक्ट प्रॉक्सिमिटी सेन्सर

हॉल इफेक्ट हा मुख्य क्षारता असलेल्या वाहकाच्या प्रभावाच्या यंत्रणेवर आधारित असतो, जो वाहक पदार्थाच्या सामान्य भौतिक गुणधर्मांवर अवलंबून असतो. धातू आणि एन-टाइप सेमीकंडक्टरसाठी, इलेक्ट्रॉन हे वाहक आहेत, पी-प्रकार सेमीकंडक्टरसाठी - छिद्र.

विद्युत् वाहून नेणारे प्रभार इलेक्ट्रॉनच्या ताराच्या त्याच बाजूला विक्षेपित केले जातात. जर छिद्रे आणि इलेक्ट्रॉनची एकाग्रता समान असेल तर ते दोन विरुद्ध हॉल व्होल्टेज तयार करतात. जर त्यांची एकाग्रता भिन्न असेल, तर या दोन हॉल व्होल्टेजपैकी एक प्रबळ असेल आणि मोजता येईल.

पॉझिटिव्ह वाहकांसाठी, लॉरेन्ट्झ फोर्सच्या प्रभावाखाली वाहक विक्षेपणांना प्रतिकार करण्यासाठी आवश्यक हॉल व्होल्टेज नकारात्मक वाहकांसाठी संबंधित व्होल्टेजच्या विरुद्ध आहे. n-प्रकारातील धातू आणि अर्धसंवाहकांमध्ये, बाह्य क्षेत्र किंवा तापमान बदलते तेव्हा हे व्होल्टेज चिन्ह देखील बदलू शकते.

हॉल सेन्सर हे हॉल इफेक्ट शोधण्यासाठी आणि त्याचे परिणाम डेटामध्ये रूपांतरित करण्यासाठी डिझाइन केलेले एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण आहे. हा डेटा सर्किट्स चालू आणि बंद करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो, संगणकाद्वारे प्रक्रिया केली जाऊ शकते आणि डिव्हाइस निर्माता आणि सॉफ्टवेअरद्वारे प्रदान केलेले विविध प्रभाव होऊ शकतात.

प्रॅक्टिसमध्ये, हॉल सेन्सर हे साधे, स्वस्त मायक्रोसर्कीट आहेत जे यांत्रिक प्रणालीचा दृष्टीकोन, वेग किंवा विस्थापन यासारख्या व्हेरिएबल्स शोधण्यासाठी चुंबकीय क्षेत्र वापरतात.

हॉल सेन्सर संपर्क नसलेले असतात, याचा अर्थ त्यांना कोणत्याही भौतिक घटकांच्या संपर्कात येण्याची आवश्यकता नाही. ते त्यांच्या डिझाइन आणि उद्देशानुसार डिजिटल किंवा अॅनालॉग सिग्नल तयार करू शकतात.

हॉल इफेक्ट सेन्सर सेल फोन, जीपीएस उपकरणे, कंपास, हार्ड ड्राइव्हस्, ब्रशलेस मोटर्स, फॅक्टरी असेंबली लाइन, ऑटोमोबाईल्स, वैद्यकीय उपकरणे आणि अनेक इंटरनेट ऑफ थिंग्ज गॅझेट्समध्ये आढळू शकतात.

हॉल इफेक्ट अर्ज: हॉल सेन्सर्स आणि चुंबकीय प्रमाणांचे मोजमाप