Hall-andur

Hall-sonaator on mõõteseade magnetväljade tugevuse määramiseks. Magnetvälja ennast mõõdetakse A/m (amper meetri kohta) või oerstedites. Loodus- ja tehnikateadustes ollakse aga rohkem harjunud mõõtühikuga tesla, mida kasutatakse magnetilise vootiheduse jaoks. Seetõttu näitavad hall-sonaatorid enamasti magnetilise vootiheduse väärtust teslades. Samuti võiks hall-sonaator olla konstrueeritud nii, et see annaks magnetväljas otse väärtuse jõu kohta kindlale rauatükile.

Hall’i efekti kasutamine hall-sonaatorites

Hall-sonaator kasutab magnetilise vootiheduse määramiseks Hall’i efekti. Lorentzi jõu tõttu mõjub laengukandjatele, mis liiguvad magnetväljas, jõud risti nende liikumissuunaga. Seetõttu surutakse need laengukandja ühest küljest teise. Hall’i efekti avastas USA füüsik Edwin Hall aastal 1879.

Lorentzi jõud on jõud, mis mõjub alati magnetväljas liikuvatele laengutele. Kui juhtida vool metallplaadile, mis asub magnetväljas, mõjub jõud voolu kandjatele ehk elektronidele.

Jõu suund on risti elektronide liikumissuunaga ja risti magnetväljaga. Lorentzi jõu \(\vec{F}\) valem laengukandjale kiirusega \(\vec{v}\) magnetilise vootiheduse \(\vec{B}\) korral on \(\vec{F}=q\vec{v}{\times{\vec{B}}}\), kus q tähistab laengut. Elektroni puhul kehtib seega \(\vec{F}=-e\vec{v}{\times{\vec{B}}}\), kuna elektroni laeng on negatiivne elementaarlaeng e. Positiivsele laengule mõjuks vastupidises suunas jõud. Halli efektiga saab seega tuvastada, et osakesed, mis voolamisel liiguvad (ehk elektronid), kannavad negatiivset, mitte positiivset laengut.

Hall-andouri läbiboolavas plaadis kaldutakse elektronid oma liikumissuunast risti kõrvale ja kogunevad plaadi ühe külje suunas. Nii tekib üle plaadi laiuse elektripinge, mis on võrdeline mõõdetava magnetväljaga. Nn Halli pinge U väärtuse põhjal plaadi kohal saab, arvestades üheaegselt mõjuvaid ja Lorentzi jõuga tasakaalus olevaid elektrilisi jõude, täiendava ümberarvutuse abil määrata välise magnetvälja, milles plaat asub.