Hall-Effekt

physikgrundkurs · Anmeldungsdatum: 01.10.2008 Beiträge: 124

Hallo liebes Forum,

es geht um diverse Fragen zu dem oben gennanten Themen.
Ich habe jeweils auch Ansätze, ich würde mich freuen , wenn ihr mir dabei helfen würdet.

1. Eine ganz simple Frage. Also, wenn ich den Strom ausschalte und das Magnetfeld ebenfalls, was passiert dann mit der Spannung an den Rändern, also der Hall-Sp.? Ich weiß, dass i-wann im normalen Zustand die Feldkraft und die dagegenwirkende Lorentz-Kraft im Ggw. sind. Wenn ich jetzt die Lorentzkraft nicht mehr habe (Strom-Magnet aus), dann gewinnt doch wieder die Feldkraft, oder? Das heißt, dass die Elektronen wieder zu der anderen Seite gezogen werden, bis auch da ein Ggw. ist, oder?
Im Klartext: Nach Abschalten des Stroms ist keine Spannung mehr feststellbar. Begründung: siehe mein Text...hoffe ich doch

2.Jetzt wird es komplizierter:
Ich habe ein Problem mit dem Verständnis, wie das ganze mit positiven Ladungen funktioniert.

Ich unterteile mal:

2.1 Also ich lese im meinem Buch (sinngemäß) folgendes: Versuche mit Zink und Cadmium ziegen, dass auch die umgekehrte Polung der Hall-Spannung auftreten kann (im Vergleich zu - Ladungen).
Dies würde auf + Ladungen hindeuten.

----Ehm, warum bewegt sich in z.B. Zink nicht wie im Eisen einfach Elektronen, wenn man Strom anlegt? Ich kenne nur Elektronen als Ladungsträger im Metall. Wie geht das? Gibt es dann mehr freie positive Ladungen als negative? Nein, oder?
Was will man mir damit sagen?----

Als Erklärung folgt dann:
Sie werden durch eine Aufnahmefähigkeit von Elektronen bei einzelnen Atomen im Kristall erklärt, wie wenn dort Elektronen fehlten. Der Ladungstransport erfolgt dann durch Auffüllen diser Fehlstellen, wobei die Fehlstellen in die entgegengesetzte Richtung wie die Elektronen wandern.

(Impulse Physik 12/13)

Also, die Erklärung, da fehlen mir die Worte, was ist damit gemeint?
Wieso Kristall, wir sind doch bei Metallen und nicht Salzen?

2.2Man soll an Hand der Hall-Spannung eine Aussage zur Ladung der jeweiligen Teilchen machen können. Wie bitte das? Es soll i-was mit Umpolen zu tun haben.

3. Jetzt hatte ich eine Messreihe vorliegen. Ich fand schließlich heraus, dass U(h) und B sich prop. zu einander verhalten.

Meine Aufgabe hieß: (original) "Leiten Sie eine Beziehungzwischen U(h) und B her"

Reicht da meine Erkenntnis der Proportionalität, oder würdet ihr die Formel
U(h)=v*B*b anbieten. Die bekommt man ja durch Gleichsetzen der Feldkraft und der Lorentzkraft, aber reicht da nicht einfach nur die prop?
Oder wird sogar U(h)= [1/(n*e) * (I*B/d)] erwartet?
Ich hatte diese noch gegeben:
Stromstärke, Dicke, Breite, Länge des Kupferbandes, magn. Feldstärke und Hall-Spannung. Aber die Aufgabe bezog sich ja eig. nur auf das Fettgedruckte.

Danke schon einmal im Voraus.

P.S.:Die beiden ersten Aufgaben sind keine Hausaufgabe, die letzte gebe ich zu ist eine, aber mir wäre das mit den positiven Ladungsträgern wichtiger, wenn mir das jemand erklären könnte....

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Hallöchen,

Zu 1. - ja, das kann man so begründen. Die Elektronen verteilen sich also wieder gleichmäßig in der Folie bzw. im Leiter.

Zu 2.
Mein Lehrer hat mir diesletzt auf die Schnelle - da mein guter Informatiklehrer es in der 10 versäumt hat - erklärt was man unter "beweglichen positiven Ladungen" versteht.

Es geht hier um "Löcher", also um unbesetzte Elektronenplätze.
O sei hier ein unbesetzter Elektronenplatz - also eine positive Ladung; X sei ein Elektron.

O O O O X
O O O X O
O O X O O
O X O O O
X O O O O

Das Elektron "hüpft" (Zitat Lehrer) von "Loch" zu "Loch" und somit wandern die positiven Ladungen nach rechts.
Das ist das was ich dir auf die Schnelle anbieten kann, weiteres wollte er demnächst erklären Big Laugh

Zu 3.
Du solltest den Weg über Proportionalität und bvB (... für Schalker nicht gerade gut) gehen um dann schließlich zur Formel für die Hallspannung zu kommen, da du ja diese ganzen Größen gegeben hast.
Auch WENN es nicht so explizit so angegeben ist...

P.S.: Auch wenn es Hausaufgaben sind; wenn man nicht mehr weiter weiß, aber gewillt ist etwas selbst zu tun und das auch getan hat (wie man bei dir sieht), ist es doch völlig legitim etwas Hilfe zu bekommen smile

physikgrundkurs · Anmeldungsdatum: 01.10.2008 Beiträge: 124

physikgrundkurs · Anmeldungsdatum: 01.10.2008 Beiträge: 124

zu 3.

Ich habe jetzt folgende Beziehnug gewählt:

U(h)=k*B

k=U/B

ich habe von der Messreihe jeweils den Durchschnittswert für
B und U errechnet und dann eingesetzt...ich komme auf

U(h)= 25 * B

Als mein Proportionalitätsfaktor ist k=25

Meint ihr, dass ich das so lassen kann? Oder hätte ich nach B auflösen sollen?

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

physikgrundkurs · Anmeldungsdatum: 01.10.2008 Beiträge: 124

Hmh, ein Proportionalitätsfaktor hat doch nie eine Einheit, oder was meinst du jetzt?

Hmh, das mit der Länge habe ich erst bei der nächsten Aufgabe machen müssen, deshalb brauch ich jetzt erstmal nur den Proportionalitätsfaktor von k=25

wie sieht denn sowas mit Einheiten aus?

U(h)=k*B

B:=T
U(h):=V

und k bleibt doch ohne Einheit

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

physikgrundkurs · Anmeldungsdatum: 01.10.2008 Beiträge: 124

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Zu 2.2 könnte ich sagen, dass z.B. ein Versuch zuerst mit Eisen z.B. eine positive Hallspannung ergibt, ein Versuch mit einem Halbleiter, in dem eben diese "positiven Ladungen wandern" eine negative Hallspannung... aber so wirklcih blick ich da auch noch nicht durch.

physikgrundkurs · Anmeldungsdatum: 01.10.2008 Beiträge: 124

Ja das ist ja genau die Frage das mit positiver bzw. negativer Hallspannung ist auch i-wie relativ, denn es kommt ja auch darauf an, wie ich die Pole zum Messen anlege...

Gargy · Anmeldungsdatum: 24.11.2006 Beiträge: 1046

Na, mach doch mal eine Skizze. Irgendwie ein Leiterplättchen. Oben Pluspol und unten Minuspol. An den Seiten greifst du die Hallspannung ab, z.B. von links nach rechts (also Masse des Messgeräts rechts anklemmen).

Positive Ladungsträger werden in welche Richtung abgelenkt?
Und in welche Richtung werden die negativen Ladungsträger abgelenkt?

Kannst du also am Vorzeichen der Hallspannung erkennen, welche Ladungsträger du hast?

Noch ein Tipp: Rechte Handregel für die Lorentzkraft und Vorzeichen und Stromrichtung beachten!

physikgrundkurs · Anmeldungsdatum: 01.10.2008 Beiträge: 124

Bevor ich die Skizze mache noch mal etwas grundlegendes, (wofür ich mich auch als Schüler der 12 etwas schäme und das auch zu recht)...

Also das mit dem Spannungsgerät.

Du hast z.B. gesagt
oben pluspol
unten minuspol

wie is das denn jetzt, wenn man positive bzw. negative teilchen hat?

die negativen werden doch vom pluspol angezogen, oder?
Nein, der Pluspol wird doch nur so gennant, wenn da die positiven Teiclehn in der Mehrzwahl sind, oder

oder oder....da hackt es noch....

Gargy · Anmeldungsdatum: 24.11.2006 Beiträge: 1046

physikgrundkurs · Anmeldungsdatum: 01.10.2008 Beiträge: 124

Ehm, ich schließe aber doch nur ein Messgerät an, um eine Spannung durch den Hall-Effekt zu messen und keine Spannungsquelle, denn dann würde ja die Spannungskraft wahrscheinlich größer sein als die Lorentzkraft....

Gargy · Anmeldungsdatum: 24.11.2006 Beiträge: 1046

Wieso das denn? Den Hall-Effekt kannst du nur an einem stromdurchflossenen Leiterplättchen, der senkrecht dazu vom Magnetfeld durchsetzt wird, beobachten. Und das bemerkenswerte daran ist doch, dass die Spannungskraft eben nicht größer ist als die Lorentzkraft, sondern die Teilchen tatsächlich zu einer Seite des Plättchens wandern.

Nicht alles durcheinander werfen. Du musst ja auch irgendwo Ladungträger herkriegen. Wenn du einfach an einen Draht ein Messgerät anschließt, wirst du gar nichts messen.

Schau mal hier

Zepto · Anmeldungsdatum: 03.10.2007 Beiträge: 323

Hallo
wenn du die grundlegenden Sachen von wishmoep und gargy nachvollzogen hast, kannst du ja mal überlegen, warum in einigen Materialien der Halleffekt mit "löchern" statt elektronen stattfindet.

Hast du vielleicht schon mal was von Leitungsband und Valenzband gehört? Und davon, woraus sich der Stromfluss (durch einen Halbleiter) zusammensetzt?
Sag aber erstmal, in welche Richtung positive und negative Teilchen (bei gleicher konventioneller Stromrichtung) durch die Lorentzkraft abgelenkt werden.(Also das was gargy will Augenzwinkern

)

Gruß
Zepto