Effet Hall - Définition et Explications

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L'effet Hall classique a été découvert en 1879 par Edwin Herbert Hall : un courant électrique traversant un matériau baignant dans un champ magnétique engendre une tension perpendiculaire à ceux-ci.

Sous certaines conditions, cette tension (La tension est une force d'extension.) croît par paliers, effet caractéristique de la physique quantique (La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques...). Le Prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les...) a été attribué en 1985 pour l'effet Hall (L'effet Hall classique a été découvert en 1879 par Edwin Herbert Hall : un courant...) quantique entier et en 1998 pour l'effet Hall quantique fractionnaire.

Principe de l'effet classique

Lorsqu'un courant traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de...) un barreau en matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) semi-conducteur (Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un...) (ou conducteur), et si un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) d'induction B est appliqué perpendiculairement au sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) de passage du courant, une tension, appelée tension Hall, proportionnelle au champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique et au courant apparaît sur les faces latérales du barreau.

Cette tension est proportionnelle à la vitesse (On distingue :) de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) des porteurs de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) qui est considérablement plus grande dans les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) semi-conducteurs que dans les conducteurs métalliques.

La physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) classique de l'effet Hall

On sait qu'un champ magnétique agit sur les charges en mouvement. Le courant qui traverse le matériaux conducteur est produit par des charges (les électrons libres) qui se déplacent avec une vitesse que l'on notera v.
Ces électrons sont donc soumis à une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) Fm = -e.v^B. (Force de Lorentz), où -e correspond à la charge d'un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge...). Il en découle un déplacement d'électrons et une concentration de charges négatives sur l'un des côtés du matériaux ainsi qu'un déficit de charges négatives du côté opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à...). Cette distribution de charge donne naissance à la tension Hall VH ainsi qu'à un champ électrique (En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules...) EH.

Ce champ électrique est lui même responsable d'une force électrique qui agit sur les électrons : Fe = -e . EH (Force de Coulomb). L'équilibre est atteint lorsque la somme des deux forces est nulle (deuxième loi de Newton). On peut alors écrire EH = - v^B.

Application de l'effet Hall

Illustration de l'effet hall
Illustration de l'effet hall

Les capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) à Effet Hall permettent de mesurer :

  • Les champs magnétiques (Teslamètres)
  • L'intensité des courants électriques : capteurs de courant à Effet Hall.
  • Ils permettent également la réalisation de capteurs ou des détecteurs de position sans contact, utilisés notamment dans l'automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...), pour la détection de position d'un arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en...) tournant (boîte à vitesse, cardans, ...).
  • On trouve également des capteurs à effet Hall sous les touches des claviers des instruments de musique modernes (orgues, orgues numériques, synthétiseurs) évitant ainsi l'usure que subissaient les contacteurs électriques traditionnels.

Voir aussi :

  • Gant de données (Un gant de données (ou gant électronique, gant numérique, gant sensitif) est un gant truffé de...) à effet Hall
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