Hall-Effekt < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 17:23 Fr 12.05.2006 | | Autor: | engele |
| Aufgabe | a) Zeigen Sie, dass das Produkt u*spezifischer Widerstand in dieser gleichung
Uh=u*spezifischer Widerstand [mm] \bruch{IB}{d} [/mm] eine Konstante ist, die nur von der Elektronendichte n abhängt:
u spezifischer Widerstand= [mm] \bruch{1}{ne}.
[/mm]
Hinweis: Erstetzen Sie in dieser Gleichung
I=nevA
die Elektronengeschwindigkeit durch Beweglichkeit und anlegende Spannung
b) Für die Hall-Spannung erhält man:
Uh=(1/ne)*(IB/d)
Durch eine Kupferfolie [mm] (d=10^{-5}) [/mm] fließt ein Strom von 20A. Man misst eine Hall-Spannung von 0,03mV, wenn B=0,3T beträgt. Bestimmen Sie die Dichte n der Elektronen im Kupfer.
c) Es ist ein Bild gegeben, indem der Strom als Elektronenbewegung dargestellt ist (so ne Röhre) mit diesem Bild soll ich den zusammenhang zwischen Stromstärke, Elektronendichte und Elektronengeschwindigkeit erläutern.
I=nevA |
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
Hey ihr Physik-Genies,
benötige bei diesen Fragen dringend eure Hilfe.
Ich muss diese Fragen schriftlich ausarbeiten, aber leider fehlt
mir jeglicher Sinn für die Physik.
Würde nun gerne Ansätze bringen, aber ich komm da alleine
auf keine Idee, und leider kenn ich keinen Physik-Liebhaber der
mir das erklären könnte.
Wär super, wenn mir jemand helfen könnte.
Lieber Gruß
Danke im Voraus
|
|
| |
|
Hi,
also Aufgabenteil b) ist recht einfach. Stell dir Gleichung nach n um und setze einfach die gegeben Größen (in passenden Einheiten) ein. Dazu muss man nicht viel vom Hall Effekt verstehen ;)
a) kannst du aus den Grundlagen des Effektes herleiten, wobei es vielleicht einfacher und eleganter geht, als ich es gleich machen werde,
aber so wird deutlicher, worums überhaupt geht.
Also beim Hall Effekt, fließt ein el. Strom durch einen Leiter der senkrecht zur Teilchenbewegung von einem (homogenen) Magnetfeld durchsetzt wird.
Dadurch werden die bewegten Elektronen im Leiter an einen Rand gedrückt und dadurch entsteht ein elektrisches Feld zwischen den Rändern und damit entsteht die Hallspannung. Es gilt also
Q*E=Q*v*B im stationären Fall.
Mit Uh=E*a (a=Breite der Probe) folgt für die Spannung
Uh=v*B*a (1)
Jetzt weißt du ja, dass I=nev*(ad), wobei d die Dicke der Probe und somit ad=A bei dir ist.
Stelle nach v um und setze in (1) ein, und du erhälst die Formel für Hall-Spannung [mm] Uh=\bruch{1}{ne}*\bruch{I*B}{d} [/mm] wodurch du auch siehst,
dass der gesuchte Vorfaktor wirklich das [mm] \bruch{1}{ne} [/mm] ist.
Dabei war der Weg über Beweglichkeit etc. gar nicht nötig, der folgt aber aus den Zusammenhängen Beweglichkeit [mm] \mu=\bruch{v}{E}=\bruch{\sigma}{ne}. [/mm] Den Weg kannst du ja selber nochmal versuchen, wenn du Lust hast :)
Aufgabenteil c) ist etwas vage formuliert, aber im Prinzip folgt aus der Gleichung unmittelbar das die Stromstärke proportional zu Elektronendichte und -geschwindigkeit ist.
Hoffe das hilft. Mfg steele
|
|
|
|
