Hiệu ứng Hall được công bố vào năm 1879 bởi Edwin Herbert Hall. Sau đó Hall đã trở thành hiệu ứng cơ bản nhất trong vật lý học. Tuy nhiên có không ít người vẫn chưa hiểu chính xác hiệu ứng này là gì? Vì thế bài viết này Xuyên Việt Media sẽ bật mí chi tiết về nguyên tắc hoạt động và tính ứng dụng thực tiễn của Hall. Bạn đọc hãy xem để cập nhật kiến thức bổ ích cho mình nhé.
Hiệu ứng Hall là gì?
Đây là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi ta áp dụng một từ trường vuông góc lên một 1 bảng làm bằng kim loại hay chất dẫn điện nói chung (thanh Hall). Dòng điện chảy qua lúc đó giúp ta nhận được một hiệu điện thế U (hiệu điện thế Hall) sinh ra tại 2 mặt đối diện của thanh Hall.
Tỷ số giữa hiệu thế Hall và dòng điện chạy qua thanh Hall gọi là điện trở Hall, đặc trưng cho vật liệu làm nên thanh Hall (một chất bán dẫn). Công thức liên hệ giữa hiệu thế Hall, dòng điện và từ trường là:
- VH = (IB)/(den).
Trong công thức này, VH là hiệu thế Hall, I là cường độ dòng điện, B là cường độ từ trường. Còn d là độ dày của thanh Hall, e là điện tích của hạt mang điện chuyển động trong thanh Hall. Cuối cùng n là mật độ các hạt mang điện chuyển động trong thanh Hall.
Nguyên tắc hoạt động của hiệu ứng Hall
Để bạn hiểu rõ hiệu ứng vật lý này, dưới đây chúng tôi đã phân tích rõ nguyên tắc hoạt động của Hall. Chúng tôi còn kèm theo hình ảnh miêu tả nhằm giúp bạn có cái nhìn khách quan và chính xác nhất về nguyên tắc hoạt động của hiệu ứng này:
- Một từ trường vuông góc sẽ được áp dụng lên một thanh Hall đang có dòng điện chạy qua.
- Khi dòng điện chạy qua vật liệu dẫn điện, những electron sẽ di chuyển theo một đường thẳng.
- Đặt vật liệu trong từ trường để cho dòng điện chạy qua, lúc này một lực Lorentz sẽ tác dụng lên chúng khiến chúng lệch khỏi đường thẳng ban đầu.
- Dòng electron sẽ bị uốn cong, khi electron nhiều hơn ở bên phải vật liệu, nó sẽ tạo ra khác biệt về hiệu điện thế giữa hai bên.
- Độ lớn của hiệu điện thế sẽ tỉ lệ thuận với độ lớn của dòng điện và cường độ từ trường.
Hướng dẫn phương pháp đo và kiểm tra các chân của hiệu ứng Hall
Muốn kiểm tra hiệu ứng cảm biến Hall rất đơn giản, bạn chỉ cần nhìn vào sơ đồ khối để tìm thấy cách đo. Bất kỳ linh kiện nào cũng có thể thể dựa vào nguyên lí hoạt động để kiểm tra.
- Bước 1: Chỉnh đồng hồ về thang đo trở 1k.
- Bước 2: Giả sử 1 chân là mass, sau đó đặt 1 que vào mass và 1 que vào chân bất kì trong 2 chân còn lại.
- Bước 3: Hai đầu que ở chân Vcc và mass sẽ có một điện trở dao động trong khoảng vài nghìn ôm đến vài chục nghìn ôm.
- Bước 4: Lúc này đo được hai đầu que vào chân mass và chân ra sẽ có điện trở là vô cùng.
Ưu, nhược điểm của cảm biến Hall
Trải qua nguyên tắc hoạt động, lúc này hiệu ứng Hall sẽ trở thành cảm biến Hall. Trước khi bỏ túi tính ứng dụng thực tiễn của hiệu ứng này, bạn hãy đọc qua ưu, nhược điểm của cảm biến Hall đã nhé. Cụ thể:
Ưu điểm
- Cảm biến Hall sẽ cung cấp cách ly điện giữa đường dẫn hiện tại và mạch đo lường.
- Các thiết bị có cảm biến Hall sẽ được coi là không xâm phạm vì không có số lượng lớn kháng được đưa vào đường dẫn hiện tại.
- Công suất tối thiểu sẽ bị tiêu tan bởi cảm biến Hall, lưu ý đặc biệt quan trọng khi đo dòng điện lớn.
- Bộ cảm biến Hall đảm bảo ỗi đầu ra thấp đến 1%.
Nhược điểm
- Cảm biến Hall có tần số giới hạn và chi phí cao.
- Hiệu ứng Hall bị giới hạn trong việc đo lường các dòng điện nhỏ.
>> Cách tìm hiệu ứng trên Instagram
Những ứng dụng thực tiễn của hiệu ứng Hall
Trong cuộc sống thường nhật hiệu ứng này được ứng dụng nhiều hơn bạn suy nghĩ đấy. Cảm biến Hall được trang bị vào nhiều sản phẩm hiện đại để tăng độ bảo mật, đo lường vận tốc, hiệu suất hoạt động… Để bạn hiểu rõ hơn hiệu ứng Hall, dưới đây là một số ứng dụng thực tiễn trong đời sống:
- Lắp vào cánh cửa để phát hiện kẻ trộm mở cửa.
- Lắp cảm biến Hall vào khung xe để đo tốc độ di chuyển.
- Gắn trên cảm biến trục cam, cảm biến vị trí trục cơ, cảm biến vị trí bướm ga, tốc độ bánh xe và chân ga… của ô tô.
- Phát hiện chính xác mức nhiên liệu còn lại trong xe.
- Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất để đếm số lượng sản phẩm.
- Nhúng trong các thiết bị điện tử kỹ thuật số với đầu dò tuyến tính.
- Lắp cảm biến Hall trong động cơ điện một chiều không chổi than để phát hiện vị trí của nam châm vĩnh cửu.
- Và còn nhiều ứng dụng hữu ích khác nữa…
Lời kết
Hy vọng bài viết của Xuyên Việt Media giúp bạn hiểu rõ về khái niệm của hiệu ứng Hall. Bên cạnh đó chúng tôi còn bật mí về nguyên tắc hoạt động, cách đo hiệu ứng và ưu, nhược điểm của Hall. Nếu bạn thấy nội dung hữu ích thì tham khảo thêm bài viết khác của chúng tôi nhé.
