EFECTO HALL EN QUE SE BASA, Esquemas y mapas conceptuales de Física

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EL EFECTO HALL

DEFINICION:

Se conoce como efecto Hall a la aparición de un campo eléctrico por separación de cargas en el interior de un conductor por el que circula una corriente en presencia de un campo magnético. con componente perpendicular al movimiento de las cargas. Este campo eléctrico (campo Hall) es perpendicular al movimiento de las cargas y a la componente perpendicular del campo magnético aplicado. HISTORIA : En octubre de 1879 , el físico Edwin Herbert Hall descubrió el efecto que lleva su nombre. Encontró que si se aplica un campo magnético elevado a una fina lámina de oro por la que circula corriente, se produce un voltaje en la lámina transversalmente a como fluye la corriente, este voltaje se llama voltaje Hall. ANALISIS CUALITATIVO: Cuando por un material conductor o semiconductor, circula una corriente eléctrica, y estando este mismo material en el seno de un campo magnético, se comprueba que aparece una fuerza magnética en los portadores de carga que los reagrupa dentro del material, esto es, los portadores de carga se desvían y agrupan a un lado del material conductor o semiconductor, apareciendo así un campo eléctrico perpendicular al campo magnético y al propio campo eléctrico generado por la batería (Fm). Este campo eléctrico es el denominado campo Hall (EH), y ligado a él aparece la tensión Hall, que se puede medir mediante el voltímetro de la figura. En el caso de la figura, tenemos una barra de un material desconocido y queremos saber cuáles son sus portadores de carga. Para ello, mediante una batería

EN QUE CONSISTE EL EFECTO HALL?

El fenómeno comúnmente conocido como Efecto Hall se basa por la aparición de un campo eléctrico en un material conductor o semiconductor por el cual circula una corriente, este material es atravesado perpendicularmente por un campo magnético el cual desvía las cargas y genera una diferencia de potencial, La diferencia de potencial (Voltaje Hall ) se genera entre las caras transversales a las que está conectada la corriente de la batería. ¿COMO FUNCIONA EL EFECTO HALL? En el siguiente ejemplo tenemos una barra de un material desconocido y queremos saber cuáles son sus portadores de carga. para ello, mediante una batería hacemos circular por la barra una corriente eléctrica. Una vez hecho esto, introducimos la barra en el seno de un campo magnético uniforme y perpendicular a la tableta. Aparecerá entonces una fuerza magnética sobre los portadores de carga, que tendera a agruparlos a un lado de la barra apareciéndose de este modo una tensión HALL , y un campo eléctrico HALL entre ambos lados de la barra, dependiendo también de la lectura del voltímetro, conociendo la dirección del campo magnético y el campo eléctrico originado por la batería , podemos deducir si los portadores de carga de la barra de material desconocido son las cargas positvas o negativas. se muestra un dispositivo experimental destinado a medir el voltaje Hall. Sobre una corriente eléctrica actúa un imán que produce un campo magnético (B). La fuerza magnética (Fm) desvía a las cargas móviles hacia uno de los lados del cable, lo que implica que dicho lado queda con carga de ese signo y el opuesto queda con carga del signo contrario. En consecuencia, entre ambos se establece un campo eléctrico y su correspondiente diferencia de potencial o voltaje Hall. La obtención experimental del voltaje Hall, permite deducir la velocidad de los portadores de carga y su concentración, puesto que, desde que se alcanza la

situación estacionaria, la fuerza eléctrica ejercida sobre cada carga (Fe = q·E) se equilibra con la fuerza magnética [Fm = q·(v x B)]. De ello se deduce (consultar este documento) que el voltaje Hall es directamente proporcional a la corriente eléctrica y al campo magnético y es inversamente proporcional al número de portadores por unidad de volumen. Por lo tanto, con un sensor de efecto Hall, se puede determinar la fuerza que ejerce un campo magnético si se conoce la corriente a la que se aplica dicho campo, y viceversa. Si una corriente eléctrica fluye a través de un conductor situado en un campo magnético, éste campo ejerce una fuerza transversal sobre los portadores de cargas móviles, que tiende a empujarlas hacia un lado del conductor. Esto es más evidente en un conductor plano delgado como el mostrado. La acumulación de cargas en los lados del conductor, equilibrará esta influencia magnética, produciendo un voltaje medible entre los dos lados del conductor. la dirección de la corriente I en el diagrama es la de la corriente convencional, de modo que el movimiento de electrones es en la dirección opuesta. Eso confunde aún más todas las manipulaciones de la "regla de la mano derecha" que debemos realizar para obtener las direcciones de las fuerzas. El efecto Hall se ha utilizado desde su descubrimiento para investigar la conducción eléctrica en diversos

a) De nuevo, igualando los módulos de las dos fuerzas, tenemos la siguiente expresión: Fe = q · E = Fm = q · v · B (1) Donde el “material” es ahora el vaso sanguíneo, de anchura d, de modo que: E = VH/d (2) Combinamos las expresiones (1) y (2) para obtener la velocidad de los iones: Teniendo en cuenta que 1T = 1V·s/m2 , se obtiene finalmente: b) La intensidad ( I ) es la carga ( ΔQQ ) que circula por unidad de tiempo ( ΔQt ): Es decir, suponiendo una velocidad de circulación constante I = ΔQQ/ΔQt. A su vez, dicha carga ΔQQ es igual al producto del número de portadores por unidad de volumen ( n ) multiplicado por la carga de cada uno de ellos ( q ) (igual, de acuerdo con el enunciado igual a la carga elemental) y por el volumen del trozo de vena considerado (que se entiende como un cilindro de longitud ΔQx y sección S ). Por tanto: Ya que la velocidad de circulación de los iones es v = ΔQx/S c) Despejando de la expresión de la intensidad de corriente la densidad de portadores y teniendo en cuenta que si se admite que la vena tiene forma de cilindro, su sección es πr2r2 , tenemos que: Dado que 1C =1 A·s , se puede concluir que: Ampliación: Conocer la concentración de iones en la sangre es importante ya que el organismo funciona constantemente para mantener un equilibrio en la

concentración de todos sus componentes, lo que se conoce como homeostasis. Mantener este equilibrio interno es necesario para el bienestar de todo el cuerpo. En cuanto a la velocidad del flujo sanguíneo, es determinante, pues es el fluido que transporta el oxígeno necesario para que las células del organismo se mantengan vivas. Si la velocidad de difusión del oxígeno hasta estas células es baja y la presión de este gas disminuye en el interior de las mismas, puede no mantenerse su metabolismo y morir. Otra razón es que, si el cerebro no es adecuadamente bombeado, se produce la muerte del tejido cerebral. Para que esto no ocurra el flujo sanguíneo no puede caer por debajo de 8 ml por cada 100 gramos de cerebro y por minuto. Para medir el pulso de sangre se emplean sensores de efecto Hall. El método se basa en aplicar un campo magnético a través del cuerpo, que cree la polarización de la sangre y se detecten las diferencias en la señal magnética a través de electrodos colocados sobre la piel, por lo que se requiere un buen contacto de los mismos [1].