Magnetismo

Effetto Hall

Fino al 1879 ancora non si sapeva nulla sul segno delle cariche in moto in un conduttore: il verso convenzionale della corrente è quello che avrebbero avuto delle cariche positive libere di muoversi da zone a potenziale più alto verso zone a potenziale più basso. Il segno positivo era stato assegnato alla cosiddetta elettricità vetrosa, cioè alla carica assunta dal vetro strofinato con un panno.

Il conduttore metallico è nel complesso neutro ma le cariche libere di muoversi (portatori di carica) al suo interno avrebbero potuto essere sia positive, sia negative. In quest'ultimo caso si sarebbero spostate da zone a potenziale più basso verso zone a potenziale più alto. Per le applicazioni elettriche, comunque, i due modelli erano equivalenti.

modello con portatori di carica positivimodello con portatori di carica negativi
hall1 (8K) hall2 (9K)

Il problema era quindi: i portatori di carica sono positivi o negativi? Sappiamo ora che la forza magnetica agisce solo sulle cariche in moto. Nel 1879 il fisico statunitense Hall ideò ed eseguì un esperimento che stabilì il segno dei portatori di carica sfruttando la forza magnetica. Egli utilizzò come conduttore una striscia metallica di rame abbastanza larga, fece passare della corrente continua e immerse la striscia in un campo magnetico uniforme perpendicolare alla direzione della corrente. Analizziamo cosa succede nei due casi:

modello con portatori di carica positivimodello con portatori di carica negativi
(campo B che entra perpendicolarmente nella pagina)hall3 (9K) (campo B che entra perpendicolarmente nella pagina)hall4 (9K)
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6b/Hall_effect-comparation.png/180px-Hall_effect-comparation.png

In ambedue i casi la forza magnetica sposta le cariche in moto verso il bordo superiore della striscia. I portatori di carica dunque si ammassano sul bordo superiore della striscia, originando una debole differenza di potenziale (effetto Hall) tra il bordo superiore e quello inferiore che rimane sguarnito delle cariche opposte. Il segno di questa tensione permette di decidere il segno dei portatori di carica.

Una accurata misura della differenza di potenziale tra i due bordi della striscia di rame dimostrò che le cariche libere di muoversi nei conduttori metallici erano cariche negative. Oggi sappiamo che i portatori di carica nei metalli sono gli elettroni.


Copyleft Ludovica Battista