Folgendes geht nicht in meinen Kopf: Durch eine Kupferplatte (in der Bildschirmebene befindlich) fließt ein Strom von links nach rechts (technische Stromrichtung). Senkrecht dazu herrscht ein Magnetfeld, dass in die Bildschirmebene hinein zeigt. Klar: Durch die Lorentzkraft werden die Elektronen nach oben abgelenkt: die obere Kante der Kupferplatte lädt sich negativ, die untere positiv.
Jetzt kommts: Die Hallspannung soll gemessen werden. Der Messverstärker hat zwei Eingänge: Masse und Signal. Wird der negative Pol einer Spannungsquelle an die Masse des Messverstärkers gelegt und der positive an Signal, ist das Vorzeichen der Spannung positiv. Schließe ich aber die Erde an die obere Kante der Platte (negativ), den Signaleingang an die untere Kante (positiv), so wird eine negative Spannung angezeigt!!??
Wie kann man das verstehen?
Folgendes geht nicht in meinen Kopf: Durch eine Kupferplatte
(in der Bildschirmebene befindlich) fließt ein Strom von links
nach rechts (technische Stromrichtung). Senkrecht dazu
herrscht ein Magnetfeld, dass in die Bildschirmebene hinein
zeigt.
Klar: Durch die Lorentzkraft werden die Elektronen nach
oben abgelenkt: die obere Kante der Kupferplatte lädt sich
negativ, die untere positiv.
das ist dein Gedankenfehler:
wenn du die technische Stromrichtung zugrunde legst, musst du dein Gedankenspiel nicht mit negativen Ladungsträgern(Elektronen), sondern mit positiven Ladungsträgern durchspielen. so ist die technische Stromrichtung definiert, nämlich als Bewegunsrichtung einer pos. Ladung. Deswegen ist die Polarität der Spannung genau andersrum gerichtet. Es werden also nicht die Elektronen, sondern die vermeintlichen pos. ladungsträger nach oben abgelenkt, die Elektronen also nach unten.
Jetzt kommts: Die Hallspannung soll gemessen werden. Der
Messverstärker hat zwei Eingänge: Masse und Signal. Wird der
negative Pol einer Spannungsquelle an die Masse des
Messverstärkers gelegt und der positive an Signal, ist das
Vorzeichen der Spannung positiv.
so gehört sich das auch
Schließe ich aber die Erde an
die obere Kante der Platte (negativ), den Signaleingang an die
untere Kante (positiv), so wird eine negative Spannung
angezeigt!!??
jetzt weißt du ja dass die obere Platte positiv ist und die untere negativ. Dann ist alles korrekt.
das ist dein Gedankenfehler:
wenn du die technische Stromrichtung zugrunde legst, musst du
dein Gedankenspiel nicht mit negativen
Ladungsträgern(Elektronen), sondern mit positiven
Ladungsträgern durchspielen. so ist die technische
Stromrichtung definiert, nämlich als Bewegunsrichtung einer
pos. Ladung. Deswegen ist die Polarität der Spannung genau
andersrum gerichtet. Es werden also nicht die Elektronen,
sondern die vermeintlichen pos. ladungsträger nach oben
abgelenkt, die Elektronen also nach unten.
Nein, die Elektronen werden nach oben abgelenkt.
Jetzt kommts: Die Hallspannung soll gemessen werden. Der
Messverstärker hat zwei Eingänge: Masse und Signal. Wird der
negative Pol einer Spannungsquelle an die Masse des
Messverstärkers gelegt und der positive an Signal, ist das
Vorzeichen der Spannung positiv. Schließe ich aber die Erde an
die obere Kante der Platte (negativ), den Signaleingang an die
untere Kante (positiv), so wird eine negative Spannung
angezeigt!!??
Wie kann man das verstehen?
Bin auch der Meinung, dass eine pos. Spannung angezeigt werden müsste. Mein erster Verdacht ist die Masse des Messverstärkers (ich hasse das, wenn man nicht potentialfrei messen kann…). Vielleicht fließt über die Masse jetzt noch ein ganz neuer Strom…
Nimm doch mal ein ganz normales Multimeter/Voltmeter und schau, ob du im kleinsten Messbereich was messen kannst, ohne Messverstärker.
Oder noch besser: Klemm die Masse vom Messverstärker an die linke Kante deiner Platte. Jetzt misst du mit dem Signaleingang erst an der Oberkante und dann an der Unterkante und vergleichst die Werte.
Hallo!
Wie kann man das verstehen?
In der Tat sollte die Polarität genau umgekehrt sein. Zur Fehlersuche empfehle ich folgendes:
-
Hast Du die Eingänge des Messverstärkers mit einer Batterie oder einem Netzteil überprüft? Falls letzteres: Versuchs mal mit einer Batterie. Ich glaube zwar nicht, dass es daran liegt, aber manchmal macht die Erdung von elektrischen Geräten ein Problem.
-
Untersuche mal, ob Du tatsächlich die Hallspannung oder vielleicht nur ein Artefakt misst. Die Hallspannung sollte proportional zur Stromstärke sein und sollte bei abgeschaltetem Magnetfeld auf 0 sinken.
Gruß Michael
P.S.: Tipp: Zur Demonstration des Hall-Effekts eignet sich ein n-dotierter Halbleter besser als ein metallischer Leiter. Grund: Wegen der erheblich geringeren Ladungsträgerdichte ist bei gleicher Stromstärke die Geschwindigkeit der Elektronen erheblich (um mehrere Größenordnungen) größer. Dadurch erreicht man schon bei geringen Stromstärken und vernünftigen Magnetfeldern recht hohe Hallspannungen.
Nein, die Elektronen werden nach oben abgelenkt.
im Moment stehe ich auf dem Schlauch, wo ist denn mein Gedankenfehler?
Es heißt doch F=q(VxB)
V und B sind Vektoren, nämlich V=(0/1/0); B=(-1/0/0)
Q ist positiv, da man von der technischen Stromrichtung ausgeht.
Das Kreuzprodukt aus V und B (VxB) ergibt den Vektor (0/0/1) also einen Vektor, der nach oben zeigt.
Also wandert das positive Q nach oben ab, die Elektronen nach unten.
Habe ich irgendwo einen Fehler gemacht?
Michael
im Moment stehe ich auf dem Schlauch, wo ist denn mein
Gedankenfehler?
Es heißt doch F=q(VxB)
V und B sind Vektoren, nämlich V=(0/1/0); B=(-1/0/0)
Q ist positiv, da man von der technischen Stromrichtung
ausgeht.
Das Kreuzprodukt aus V und B (VxB) ergibt den Vektor (0/0/1)
also einen Vektor, der nach oben zeigt.
Also wandert das positive Q nach oben ab, die Elektronen nach
unten.
Habe ich irgendwo einen Fehler gemacht?
Ja, denn es bewegen sich nicht die positven Ladungen von links nach rechts, sondern die negativen von rechts nach links, also ist in Deiner Formel v in Wirklichkeit proportional zu (0; -1; 0). Zusätzlich ist q negativ. Minus mal Minus gibt plus. Also werden die Ladungen nach oben abgelenkt.
Noch ein anschaulicheres Argument: Wenn die positiven Ladungen in einem gegebenen B-Feld eine Linkskurve beschreiben, müssen die negativen natürlich eine Rechtskurve machen.
Der Hall-Effekt ist der einzige (mir bekannte) Versuch, mit dem man zweifelsfrei zeigen kann, dass die Ladungsträger der metallischen Leitung negativ geladen sind. Positive Ladungsträger würden eine Hall-Spannung umgekehrter Polarität ergeben.
Michael
Habe ich irgendwo einen Fehler gemacht?
Ja, denn es bewegen sich nicht die positven Ladungen von links
nach rechts, sondern die negativen von rechts nach links, also
ist in Deiner Formel v in Wirklichkeit proportional zu
(0; -1; 0). Zusätzlich ist q negativ. Minus mal Minus gibt
plus. Also werden die Ladungen nach oben abgelenkt.
hast Recht, jetzt hab ich`s.
danke für die Erklärung
Hallo!
Wie kann man das verstehen?
In der Tat sollte die Polarität genau umgekehrt sein. Zur
Fehlersuche empfehle ich folgendes:
Hallo!
Ich begebe mich noch einmal auf Fehlersuche. Was mich aber stutzig macht ist, dass im Metzler Physikbuch (1998)auf S. 230 genau das steht, was ich gemessen habe: „Bei der in Abb. 230.1 dargestellten Messrichtung misst man zwischen gegenüberliegenden der Folie eine negative Hallspannung UH.“ Und der experimentelle Aufbau entspricht genau meinem.
Grüße
Jens
Hallo!
Ich begebe mich noch einmal auf Fehlersuche. Was mich aber
stutzig macht ist, dass im Metzler Physikbuch (1998)auf S. 230
genau das steht, was ich gemessen habe: „Bei der in Abb. 230.1
dargestellten Messrichtung misst man zwischen
gegenüberliegenden der Folie eine negative Hallspannung UH.“
In meinem Metzler, der zugegebenermaßen etwas betagt ist (Baujahr 1988)ist die Abbildung richtig (also so wie wir es besprochen haben: oben negativ, unten postitv). Das Messgerät wurde ohne Polung dargestellt.
Michael
Gruß Michael
P.S.: Tipp: Zur Demonstration des Hall-Effekts eignet sich ein
n-dotierter Halbleter besser als ein metallischer Leiter.
Grund: Wegen der erheblich geringeren Ladungsträgerdichte ist
bei gleicher Stromstärke die Geschwindigkeit der Elektronen
erheblich (um mehrere Größenordnungen) größer. Dadurch
erreicht man schon bei geringen Stromstärken und vernünftigen
Magnetfeldern recht hohe Hallspannungen.
Hallo
Du machst einen Tip zur Verwendung von n-Halbleitern.
Um nun keine Solarzelle zu killen, was könnte man den einfachererweise nehmen?
Meine Idee ist, eine dünne Schicht aus Eisenoxid herzustellen.
Andere Metalloxide ließen sich ebenfalls als dünne Schicht herstellen.
Macht es Sinn, eine Schicht besonders dünn zu machen? In meinen Büchern findet sich zum Teil letzterer Hinweis. Da stehen dann auch original verwendete Substanzen, welche aber recht teuer oder schlecht zu handhaben sind.
MfG
Matthias
Hallo!
Du machst einen Tip zur Verwendung von n-Halbleitern.
Um nun keine Solarzelle zu killen, was könnte man den
einfachererweise nehmen?
Ich weiß nicht, wieviel Du maximal ausgeben möchtest, aber die Dinger gibt es fertig zu kaufen: http://products.phywe.de/main.php?nav1=10&nav2=80&na… (Artikel-Nr.: 11802.01)
Über die eigenartige Praxis von Phywe, Preise nur registrierten Kunden mitzuteilen, sage ich jetzt mal nix. Leider bin ich nicht Inhaber eines Passworts, aber ich meine mich zu erinnern, dass der Preis in der Größenordnung von 10-20 € liegt. (Ich hoffe, ich verschätze mich nicht katastrophal).
Michael