Çapraz Akımların Gizemleri - Hall Etkisi

Geçen yüzyılın sonunda, genç bir Amerikalı fizik öğrencisi Edwin Hall, fizik ders kitaplarında adını yazan bir keşif yaptı. Basit bir “öğrenci” deneyi yaptı - güçlü bir elektromıknatısın kutupları arasına yerleştirilen ince bir metal plakadaki akımın yayılmasını inceledi. Tüm üniversitelerin öğrencileri, deneysel beceriye basit örneklerle öğretildikleri laboratuvar uygulamalarına tabi tutulurlar. Yani bu seferdi. Mütevazi bir öğrenci, basit deneyiminin, bazıları en onurlu bilimsel ödül olan Nobel Ödülü ile damgalanacak olan bir araştırma çığına yol açacağını hayal edemezdi.

Hall'ın çalıştığı cihaz, çapraz olarak düzenlenmiş iki elektrik devresinden oluşuyordu - bu, tatlı kutularını bir kurdele ile bağladıkları şey. Zincirler, bir tanesinin bir elektrik pili içermesi ve ondan gelen akımın plaka boyunca geçmesi, diğerinin enine akım kaynaklarının olmaması ve plakanın kenarlarını basitçe bağlaması bakımından farklıydı.

Beklendiği gibi, elektromıknatısın kapatılması durumunda, aletler akım akışını sadece plaka boyunca - akü devresinde - ve “boş” enine devredeki yokluğunda kaydetti. Şaşılacak bir şey yok. Bununla birlikte, elektromıknatıs açıldığında, enine devrede, sanki hiçbir şeyden değil, kendi başına bir elektrik akımı ortaya çıktı. İlginçti, ama burada mucize yoktu - oldukça hızlı bir açıklama bulundu. Uzunlamasına bir zincirde hareket eden elektronlar, enine yönde elektronları saptıran ve enine zincirde küçük bir akım oluşturan okul ders kitabından iyi bilinen Lorentz kuvvetinden etkilenir - her şey basittir.

Yarım yüzyıldan fazla, yarı unutulmuş, bu fenomen fizik biliminin arkasında kaldı. Mikroelektronik uzmanları tarafından arşivlere kazın. İlk başta, Hall zamanının kaba ölçüm cihazlarının yerini modern olanlarla değiştirdiyse, onun tarafından keşfedilen fenomenin hareketi, düşük gürültülü transistörlerin ve çok zayıf çalışan diğer yüksek hassasiyetli mikroelektronik cihazların tasarımcıları için çok önemli olan yüklü elektrik parçacıklarının sayısını saymak için kullanılabileceği ortaya çıktı. akımlar ve manyetik alanlar.

 

Hall etkisi titizlikle araştırıldı ve doğruluğu artırmak için hiçbir çaba sarf edilmedi. Ölçü aletlerinin ölçeklerinde üçüncü, dördüncü, beşinci ondalık basamak ... Ve burada şaşırtıcı, ilk bakışta, sadece inanılmaz fenomenler ortaya çıkmaya başladı.

İlk şaşırtıcı sonuç yirmi yıl önce, yetmişlerin sonunda, madde mutlak sıfırdan sadece birkaç derece uzakta - 273 derece Santigrat, çok düşük sıcaklıklarda güçlü bir manyetik alanda yarı iletken devrelerle yapılan deneylerde elde edildi. durur, tüm moleküler hareketler donar. Bu nedenle, oda sıcaklığına yakın normal sıcaklıklarda, “Hall akımı” ile devredeki elektrik direnci artan manyetik alanla birlikte kademeli olarak artarsa, o zaman bir nedenden dolayı sıcaklık sıfırının yakınında kademeli olarak değişir - sanki mevcut parçacıkların hareket ettiği yumuşak bir yol, aniden derin darbelere sahip bir döşemeye yol açar. Kayıt cihazlarının yazdığı yumuşak eğriler aralıklı olarak, basamaklarının yüksekliği n = 1, 2, 3 ve benzeri tamsayılara eşit olan bir "merdiven" ile değiştirilir.

Ve daha da şaşırtıcı olan şey - her aşamada uzunlamasına akım devresindeki direnç sıfıra düşer, yani uzunlamasına akım için madde süperiletken olur - elektronlar herhangi bir direnç olmadan yuvarlanır, ancak eklemlerde, bir aşamadan diğerine geçerken direnç keskin bir şekilde atlar ve süper iletkenlik anında kaybolur.Bütün bunlar bir tür karışıklığa benziyordu - dedikleri gibi, her şey Oblonsky evinde karışıktı!

Çapraz akımların böylesine garip bir davranışını nasıl açıklayabilirim? Neden tamamen farklı şekillerde davranıyorlar? Elektrodinamik, bu bilmecenin önünde güçsüz olduğu ortaya çıktı ... Gizemli fenomenlerin, kara delikler söz konusu olduğunda, ilkel parçacıklar veya uzayın derinliklerindeki karmaşık deneylerde, hayal gücümüzü şaşırtan galaksilerin ve diğer nesnelerin ortaya çıkmasına alışkınız ve burada sadece deneyler var. direnç ve akımlarla. Bakımlı alan boyunca ve boyunca ve - size!

V. Barashenkov, E. Kapustsik

Comments

[#1]

Çok bilgilendirici ve ilginç, elektrikçide bazı karanlık yerler olduğunu bilmiyordum, benim için her şey sınıflandırılmış ve incelenmiş gibi görünüyordu, öyle değil. Yine de, doğal fenomenleri tam olarak anlamaktan uzaktayız ve kendimizi kaderinin hakemleri olarak hayal ettik. Çok faydalı bir site, sizi düzenli olarak okuyorum.

[#2 Oleg]

Ama bu bir kuantum salonu etkisi)