Zaloguj się
Wszystkie
19 kwietnia 2024
92
Wszystko zaczęło się 145 lat temu (1879 r.), gdy 24 – letni doktorant Edwin Hall dokonał wspaniałego odkrycia powstawania siły elektromotorycznej na ściankach przewodnika przewodzącego prąd i poddanego działaniu prostopadłego pola magnetycznego. Teraz potrafimy prosto wyjaśnić to zjawisko akumulacją ładunków elektrycznych (elektronów, dziur) poddawanych działaniu siły Lorentza. W roku 1879 nikt nie słyszał o dziurach i elektronach (elektron odkryto 10 lat później). Tym bardziej pasjonujące jest prześledzenie toku myślenia i eksperymentów, które doprowadziły Halla do jego odkrycia.
W tym czasie znane było zjawisko siły działającej na przewodnik przewodzący prąd i umieszczony w polu magnetycznym. Ówczesny niepodważalny autorytet naukowy J. C. Maxwell tak pisał na ten temat: „It must be carefully remembered, that the mechanical force which urges a conductor carrying a current across the lines of magnetic force, acts, not on the electric current, but on the conductor which carries it.” Dalej Maxwell rozwija ten temat, dowodząc spekulatywnie, że siła Lorentza (wtedy jeszcze tak jej nie nazywano) działa mechanicznie na przewodnik, a nie działa na ścieżkę przepływu prądu. Trzeba pamiętać, że prąd wyobrażano sobie wówczas jako strumień nieściśliwego fluidu, a nie jako strumień elektronów.
Edwin Hall w swoich wspomnieniach pisze, że czytając ten rozdział wiekopomnego dzieła Maxwella „Electricity and Magnetism” nabrał przekonania, że stanowisko Maxwella jest sprzeczne z naturalnym przypuszczeniem, że siła Lorentza działa na prąd, a nie na materiał (np. drut), skoro wartość tej siły jest wprost proporcjonalna do natężenia prądu i w ogóle nie zależy od rodzaju materiału. Doktorant Hall podzielił się swoimi wątpliwościami z promotorem profesorem Rowlandem. Profesor nie tylko podzielił wątpliwość Halla, ale już wcześniej próbował doświadczalnie obalić stanowisko Maxwella, jednak nie miał czasu na kontynuowanie doświadczeń i zostawił ten temat doktorantowi.
Hall najpierw myślał, że siła działająca na strumień prądu w przewodniku spowoduje zwężenie tego strumienia, co zamanifestuje się zmianą przewodności. Gdyby wówczas były znane półprzewodniki, to zapewne taki efekt mógłby zaobserwować. Jednak dla przewodników, na których eksperymentował Hall, nie dało się zaobserwować zauważalnych zmian przewodności. Dopiero kolejny pomysł Halla, żeby mierzyć siłę elektromotoryczną na ściankach przewodnika prostopadłych do kierunku strumienia prądu i wektorów indukcji magnetycznej, dał oczekiwany dowód na przemieszczanie się w przewodniku strumienia prądu i generowanie SEM prostopadle do kierunku prądu i pola magnetycznego.
W ten sposób 24-letni Edwin Hall wpisał się do historii nauki, dając początek całej gałęzi elektroniki i fizyki, opartej na zjawiskach galwanomagnetycznych. Po 145 latach ten rozdział historii nauki nie jest zamknięty, o czym mogą świadczyć takie publikacje, jak na www.eetimes.com – „140 year-old-secret of the hall effect discovered”.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
