Coefficiente di Hall
Coefficiente di Hall – un misurando termofisico
Se un conduttore percorso da corrente si trova in un campo magnetico, la forza di Lorentz agisce sui portatori di carica perpendicolarmente alla direzione della corrente e del campo magnetico. La separazione di carica che ne deriva è nota come effetto Hall e si traduce in una tensione di Hall misurabile.
Questo è proporzionale al coefficiente di Hall e all’intensità del campo magnetico. Il coefficiente di Hall e il suo segno dipendono a loro volta dalla densità del portatore di carica e dal tipo di portatore di carica.
- Definizione: misura l’entità della separazione delle cariche in un conduttore portatore di corrente in un campo magnetico, noto come effetto Hall.
- Risultato: una tensione di Hall misurabile che è proporzionale al coefficiente di Hall e all’intensità del campo magnetico.
In un semiconduttore drogato, sia gli elettroni caricati negativamente che le “buche” caricate positivamente, cioè gli elettroni mancanti, possono essere responsabili di un flusso di corrente.
In un conduttore elettrico convenzionale come il rame, invece, fluiscono solo gli elettroni.
Misurazione del coefficiente di Hall
Il coefficiente di Hall può essere misurato se si conosce la densità di flusso magnetico del magnete utilizzato, determinando lo spessore del conduttore, la tensione di Hall e l’intensità di corrente.
L’effetto descritto sopra permette di misurare i campi magnetici senza contatto e con precisione. Tuttavia, se si utilizza un magnete permanente con una densità di flusso magnetico nota, è possibile determinare tutta una serie di altre variabili di misura.
- Densità di flusso magnetico: una quantità nota del magnete che viene inclusa nel calcolo.
- Spessore del conduttore: lo spessore del conduttore portatore di corrente deve essere noto per poter effettuare misurazioni precise.
- Tensione di Hall: la tensione sul conduttore che si verifica come risultato dell’effetto Hall.
- Intensità di corrente: la quantità di corrente che attraversa il conduttore e che porta alla generazione della tensione di Hall.
Queste misure permettono di determinare senza contatto l’intensità del campo magnetico, il che consente un’analisi precisa e non invasiva delle proprietà elettriche di un materiale.
Applicazione pratica del coefficiente di Hall
Il coefficiente di Hall ha un’ampia gamma di applicazioni che ne sottolineano la versatilità in vari settori:
- Industria automobilistica: I sensori a effetto Hall sono utilizzati per misurare la velocità, il livello e la coppia e si distinguono per la loro affidabilità e durata.
- Tecnologia medica: i sensori a effetto Hall sono utilizzati nella risonanza magnetica (MRI) per determinare forti campi magnetici, migliorando la diagnostica per immagini.
Presenza del coefficiente di Hall nella pratica
Il coefficiente di Hall viene utilizzato in numerose applicazioni tecnologiche:
- Dispositivi elettronici: viene utilizzato per determinare i campi magnetici nei dispositivi mobili come smartphone e tablet.
- Sensori industriali: Nella tecnologia dell’automazione, contribuiscono al rilevamento preciso della posizione.
- Tecnologia spaziale: la misurazione dei campi magnetici nei satelliti e nei veicoli spaziali è essenziale per la navigazione e la ricerca.
- Strumenti scientifici: Gli istituti di ricerca utilizzano l’effetto Hall per studiare le proprietà magnetiche dei materiali.
Queste diverse applicazioni mostrano come il coefficiente e l’effetto Hall contribuiscano a risolvere complesse sfide metrologiche in una serie di settori specializzati.