Cosa è l'effetto Hall

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Introduzione

L'effetto Hall prende il nome dal fisico statunitense Edwin Hall, che nel 1879 riuscì a scoprire e a comprendere il fenomeno galvano-magnetico. Tramite esso tuttora si riesce a determinare il segno dei portatori di carica e la loro concentrazione, in un materiale conduttore di corrente. Al giorno d'oggi siamo a conoscenza del fatto che le cariche in moto sono gli elettroni, anche se nel 1800 non era così ovvio. Edwin Hall condusse degli esperimenti al fine di giungere alla determinazione del segno e della densità delle cariche in moto. In questa guida illustreremo nello specifico cosa è l'effetto Hall.

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Come già accennato in precedenza, Hall eseguì un esperimento per riuscire a stabilire il segno dei portatori di carica in un conduttore percorso da corrente, situato in un campo magnetico. Egli utilizzò come conduttore una striscia di rame, facendo in modo che venisse attraversata da corrente continua. Inoltre, impostò un campo magnetico perpendicolare a questa striscia di metallo. L'effetto Hall si verifica nelle seguenti modalità: una carica elettrica fluisce attraverso un conduttore in un campo magnetico; a sua volta il campo magnetico esercita una forza trasversale sul movimento dei portatori di carica e tende quindi a spingerli verso un lato del conduttore. Questo fenomeno si verifica in maniera evidente in un conduttore piatto e sottile. Quando c'è un accumulo di carica ai lati dei conduttori, ciò equilibra l'influenza magnetica e crea una tensione misurabile tra i due lati del conduttore. La piccola striscia di materiale che viene utilizzata come conduttore di elettricità viene chiamato elemento di Hall, ed in genere consiste in un metallo conduttore o semiconduttore.

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Dunque l'effetto Hall, se viene impiegato correttamente nelle modalità previste, è in grado di fornire informazioni sia sul segno dei portatori di carica che sulla loro concentrazione. Si tratta di una conseguenza dell’interazione che si verifica fra le cariche elettriche in moto in un conduttore e in campo di induzione magnetica, chiamato forza di Lorentz. Nello specifico, la sonda Hall è un sistema grazie al quale è possibile determinare l'intensità di un campo magnetico, pertanto se vi è un cambiamento nel campo magnetico attorno alla sonda di Hall ci si aspetta una corrispondente variazione nel potenziale Hall. Questi parametri si possono misurare con un sensore di Hall, ovvero uno strumento in grado di rilevare facilmente eventuali cambiamenti e di inviare i segnali ad un dispositivo di monitoraggio.

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Tante sono le applicazioni che si basano sull'effetto Hall e alcune di queste sono in uso ancora oggi. Ad esempio, le tastiere dei computer sono dotate di un piccolo magnete e di una sonda di Hall per riuscire a captare quando viene premuto un tasto. Inoltre anche alcuni sensori di prossimità si basano sull'effetto Hall e grazie ad esso sono in grado di percepire la presenza di oggetti o persone ad una certa distanza. Lo stesso principio funziona anche per alcuni modelli di smartphone.

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