LEYBOLD 586 81 Mode D'emploi

Chimie ⋅ Biologie
Physique
11/94-Sf-
Ces appareils servent à mettre en évidence la tension de Hall
U sur une bande d'argent ou de tungstène parcourue par un
H
courant d'intensité I et se trouvant dans un champ magnétique
d'intensité de champ B perpendiculaire au sens du courant.
Si vous travaillez avec l'appareil pour l'étude de l'effet Hall,
argent (586 81), l'étude quantitative des fonctions
U = f ( I ) et U
H
via les proportionnalités
U
H
fournit le résultat suivant:
U
H
On confirme ainsi la formule dérivée de la théorie pour la tension
de Hall sur un conducteur en forme de bande (épaisseur d ),
d'un matériau de concentration n en porteurs de charge:
1
=
U
H
n ⋅ e
1
le facteur fonction de la nature du matériau, est appelé
n ⋅ e
constante de Hall R .
H
Toutes les variables de l'équation (I) sont des grandeurs me-
*
surables, sauf n ) si bien que l'effet Hall permet la détermination
expérimentale de la concentration en porteurs de charge.
Le sens de la tension de Hall permet de supposer qu'il s'agit de
porteurs de charge négatifs dans le cas de l'argent. Ce résultat
coïncide avec les représentations modèles du gaz électronique
libre qui laissent supposer que les électrons de valence, c.-à- d.
les électrons les plus mobiles, se déplacent librement dans le
métal. Dans le cas de l'argent, il s'agira par ex. d'1 électron de
valence par atome.
Les limites de ce modèle sont données par ledit «effet Hall
anomal» du tungstène. Les essais réalisés dans les mêmes
conditions avec l'appareil pour l'étude de l'effet Hall, argent
(586 81) et l'appareil pour l'étude de l'effet Hall, tungstène
(586 84) donnent le résultat suivant: la tension de Hall du
tungstène a un ordre de grandeur identique à celui de l'argent,
mais de sens opposé. Le «modèle de bandes» en fournit l'-
explication. L'absence d'énergie constatée à proximité du bord
supérieur de la bande, pleine d'énergie par ailleurs, est attri-
buée à des électrons en défaut ou trous. Ainsi que démontré en
théorie, ces trous se comporteront comme des charges posi-
tives par rapport aux champs électriques ou magnétiques.
Bibliographie:
Expériences de physique - Volume complémentaire (599 893)
*)
La charge élémentaire e peut par ex. être déterminée avec l'-
appareil de Millikan (559 41/42) dans la mesure où il ne s'agit pas
d'une constante naturelle.
Technique
= f ( B )
H
~ I et U ~ B
H
= const. I B
1
⋅ ⋅ I ⋅ B
d
Mode d'emploi
Instrucciones de servicio
Appareil pour l'étude de l'effet Hall (argent)
Appareil pour l'étude de l'effet Hall (tungstène)
Aparato para el Efecto Hall (plata)
Aparato para el Efecto Hall (tungsteno)
Estos aparatos sirven para la demostración de la tensión Hall
U en una cinta de plata o de tungsteno (wolframio) atravesada
H
por una corriente I que se encuentra en un campo magnético
actuante con una intensidad de campo B perpendicular a la
dirección de la corriente.
Si emplea el aparato para el efecto Hall con plata (586 81), el
estudio cuantitativo de las funciones
con las relaciones
da lugar a:
De este modo se confirma la fórmula derivada de la teoría para la
tensión de Hall en un conductor en forma de banda (espesor d ) de
un material con una concentración n de portadores de carga
(I)
=
U
H
1
el factor depende del material y se le denomina constante
n ⋅ e
de Hall R .
H
En (I) se pueden medir todas las magnitudes con excepción de
*
n ); así, el efecto Hall posibilita la determinación experimental
de la concentración de los portadores de carga.
La dirección de la tensión Hall, en el caso de la banda de plata,
permite concluir que los portadores de carga son negativos.
Este resultado está de acuerdo con el modelo de un gas de
electrones libres, según el cual, los electrones de átomos débil-
mente ligados (electrones de valencia) se mueven libremente
dentro de un metal; con la plata se tiene p. ej. un electrón de
valencia por átomo.
Al caso límite de este modelo se le llama "Efecto Hall anómalo" del
tungsteno. Los experimentos llevados a cabo en las mismas condi-
ciones con el aparato efecto Hall con banda de plata (586 81) y el
aparato efecto Hall con banda de tungsteno (586 84) dan el
resultado siguiente: la tensión Hall tiene, en el caso del tungsteno,
el mismo orden de magnitud pero con una dirección contraria al de
la plata. Esto puede ser explicado mediante el "modelo de bandas".
A los estados vacíos en la proximidad del borde superior de una
banda de energía normalmente llena se asignan los llamados
electrones en defecto o huecos. Estos huecos se comportan como
si tuvieran cargas positivas en presencia de campos eléctricos o
magnéticos, como también se demuestra en la teoría.
Bibliografía:
Nuevas fichas de Física para la Educación superior y la Universi-
dad, volumen 1 (599 956)
*)
La carga elemental e puede determinarse por ej. con el aparato de
Millikan (559 41/42) siempre que no se le predetermine como
constante natural.
LEYBOLD DIDACTIC GMBH
U = f ( I ) y U = f ( B )
H H
U ~ I y U ~ B
H H
U = const. I B
H
1 1
⋅ ⋅ I ⋅ B
n ⋅ e
d
586 81/84
(I)