એડિયાબેટિક નકારાત્મક અને હકારાત્મક હોલ અસર

ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવેલા વર્તમાન-વહન વાયરમાં, વિદ્યુત પ્રવાહ અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાઓને લંબરૂપ દિશામાં એક વોલ્ટેજ પ્રેરિત કરવામાં આવે છે. આવા વોલ્ટેજના દેખાવની ઘટનાને હોલ ઇફેક્ટ કહેવામાં આવે છે, અને પ્રેરિત વોલ્ટેજ પોતે જ હોલ વોલ્ટેજ કહેવાય છે.

1879 માં, અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી એડવિન હોલ (1855-1938), તેમના નિબંધ પર કામ કરતી વખતે, એક રસપ્રદ અસર શોધી કાઢી. તેણે ડાયરેક્ટ કરંટ વહન કરતી પાતળી સોનાની પ્લેટ લીધી અને તેને પ્લેટના પ્લેન પર લંબરૂપ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂક્યું. આ કિસ્સામાં, પ્લેટની કિનારીઓ વચ્ચે વધારાનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દેખાયું. પાછળથી, આ ઘટનાનું નામ શોધનારના નામ પરથી રાખવામાં આવ્યું હતું. હોલ ઇફેક્ટને વ્યાપક એપ્લિકેશન મળી છે: તેનો ઉપયોગ ચુંબકીય ક્ષેત્ર (હોલ સેન્સર્સ) ના ઇન્ડક્શનને માપવા માટે થાય છે, તેમજ વાહક સામગ્રીના ભૌતિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા માટે થાય છે (હૉલ ઇફેક્ટનો ઉપયોગ કરીને, વ્યક્તિ વર્તમાન વાહકોની સાંદ્રતાની ગણતરી કરી શકે છે અને તેમની નિશાની).

હોલ વર્તમાન અસર સેન્સર મોડ્યુલ ACS712 5A

ત્યાં બે પ્રકારના વિદ્યુત પ્રવાહ વાહકો છે - હકારાત્મક કેરિયર્સ એક દિશામાં આગળ વધે છે અને નકારાત્મક કેરિયર્સ વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધે છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા ચોક્કસ દિશામાં આગળ વધતા નકારાત્મક વાહકો એવા બળનો અનુભવ કરે છે જે તેમની ગતિને સીધા રસ્તેથી વાળવાનું વલણ ધરાવે છે. સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા વિરુદ્ધ દિશામાં મુસાફરી કરતા સકારાત્મક વાહકો નકારાત્મક વાહકોની જેમ જ દિશામાં વિચલિત થાય છે.

કંડક્ટરની સમાન બાજુએ લોરેન્ટ્ઝ દળોના પ્રભાવ હેઠળના તમામ વર્તમાન વાહકોના આવા વિચલનના પરિણામે, વાહક વસ્તી ઢાળ સ્થાપિત થાય છે, અને કંડક્ટરની એક બાજુએ એકમ વોલ્યુમ દીઠ વાહકોની સંખ્યા કરતાં વધુ હશે. અન્ય પર.

જ્યારે બે પ્રકારના વાહકોની સંખ્યા સમાન હોય ત્યારે નીચેની આકૃતિ આ પ્રક્રિયાના એકંદર પરિણામને દર્શાવે છે.

અહીં, બે પ્રકારના કેરિયર્સ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ સંભવિત ગ્રેડિયન્ટ્સ એકબીજાની વિરુદ્ધ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, જેથી જ્યારે બહારથી અવલોકન કરવામાં આવે ત્યારે તેમનો પ્રભાવ શોધી શકાતો નથી. જો એક પ્રકારનાં વાહકો બીજા પ્રકારનાં વાહકો કરતાં વધુ સંખ્યાબંધ હોય, તો વાહક વસ્તી ઢાળ હોલ ગ્રેડિયન્ટ સંભવિત પેદા કરે છે, જેના પરિણામે વાયર પર લાગુ થયેલ હોલ વોલ્ટેજ શોધી શકાય છે.

એડિયાબેટિક નકારાત્મક હોલ અસર. જો માત્ર ઈલેક્ટ્રોન જ ચાર્જ કેરિયર્સ હોય, તો તાપમાનનો ઢાળ અને વિરુદ્ધ દિશામાં ઇલેક્ટ્રિક સંભવિત ઢાળ બિંદુ.

એડિયાબેટિક હોલ ઇફેક્ટ. જો માત્ર છિદ્રો ચાર્જ કેરિયર્સ હોય, તો તાપમાન ઢાળ અને ઇલેક્ટ્રિક સંભવિત ઢાળ બિંદુ સમાન દિશામાં

જો હોલ વોલ્ટેજના પ્રભાવ હેઠળ વાયર દ્વારા વર્તમાન અશક્ય છે, તો પછી વચ્ચે લોરેન્ટ્ઝ દળો દ્વારા અને હોલ દ્વારા વોલ્ટેજ સંતુલન સ્થાપિત થાય છે.

આ કિસ્સામાં, લોરેન્ટ્ઝ દળો વાયરની સાથે વાહક વસ્તી ઢાળ બનાવવાનું વલણ ધરાવે છે, જ્યારે હોલ વોલ્ટેજ વાયરના સમગ્ર વોલ્યુમમાં સમાન વસ્તી વિતરણને પુનઃસ્થાપિત કરવાનું વલણ ધરાવે છે.

d વર્તમાન અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાઓ માટે કાટખૂણે નિર્દેશિત હોલ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની મજબૂતાઈ (એકમ જાડાઈ દીઠ વોલ્ટેજ) નીચેના સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

Fz = KzVJ,

જ્યાં K.z — હોલ ગુણાંક (તેની નિશાની અને સંપૂર્ણ મૂલ્ય ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓના આધારે નોંધપાત્ર રીતે બદલાઈ શકે છે); B — ચુંબકીય ઇન્ડક્શન અને J એ વાહકમાં વહેતા પ્રવાહની ઘનતા છે (વાહકના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તારના એકમ દીઠ વર્તમાનનું મૂલ્ય).

આકૃતિ સામગ્રીની એક શીટ દર્શાવે છે જે જ્યારે તેનો છેડો બેટરી સાથે જોડાયેલ હોય ત્યારે મજબૂત પ્રવાહ iનું સંચાલન કરે છે. જો આપણે વિરુદ્ધ બાજુઓ વચ્ચેના સંભવિત તફાવતને માપીશું, તો તે આપણને શૂન્ય આપશે, જેમ કે ડાબી બાજુની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. જ્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર B શીટમાં વર્તમાન પર કાટખૂણે લાગુ થાય છે ત્યારે પરિસ્થિતિ બદલાય છે, આપણે જોઈશું કે જમણી બાજુની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે વિરુદ્ધ બાજુઓ વચ્ચે ખૂબ જ નાનો સંભવિત તફાવત V3 દેખાય છે.

"એડિયાબેટિક" શબ્દનો ઉપયોગ એવી પરિસ્થિતિઓને વર્ણવવા માટે થાય છે કે જ્યાં બહારથી અથવા વિચારણા હેઠળની સિસ્ટમમાં ગરમીનો પ્રવાહ ન હોય.

ત્રાંસી દિશામાં ગરમી અને પ્રવાહના પ્રવાહને રોકવા માટે વાયરની બંને બાજુએ ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રીના સ્તરો છે.

હોલ વોલ્ટેજ વાહકોના અસમાન વિતરણ પર આધાર રાખે છે, તે શરીરની અંદર માત્ર ત્યારે જ જાળવી શકાય છે જો શરીરને બહારના સ્ત્રોતમાંથી ઊર્જા પૂરી પાડવામાં આવે.આ ઊર્જા વિદ્યુત ક્ષેત્રમાંથી આવે છે જે પદાર્થમાં પ્રારંભિક પ્રવાહ બનાવે છે. ગેલ્વેનોમેગ્નેટિક પદાર્થમાં બે સંભવિત ઢાળ સ્થાપિત થાય છે.

પ્રારંભિક સંભવિત ઢાળને પદાર્થના પ્રતિકાર દ્વારા ગુણાકાર કરાયેલ પ્રારંભિક વર્તમાન ઘનતા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, અને હોલ સંભવિત ઢાળને હોલ ગુણાંક દ્વારા ગુણાકાર કરાયેલ પ્રારંભિક વર્તમાન ઘનતા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.

આ બે ગ્રેડિએન્ટ્સ પરસ્પર લંબરૂપ હોવાથી, અમે તેમના વેક્ટર સરવાળાને ધ્યાનમાં લઈ શકીએ છીએ, જેની દિશા મૂળ પ્રવાહની દિશાથી કેટલાક ખૂણા દ્વારા વિચલિત થશે.

આ કોણ, જેનું મૂલ્ય વર્તમાનની દિશામાં લક્ષી ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના દળોના ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે અને વર્તમાનની દિશામાં ઉત્પન્ન થતા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને હોલ એંગલ કહેવામાં આવે છે. તે વર્તમાનની દિશાના સંદર્ભમાં સકારાત્મક અથવા નકારાત્મક હોઈ શકે છે, તેના આધારે કયા વાહકો પ્રભાવશાળી છે - હકારાત્મક અથવા નકારાત્મક.

હોલ ઇફેક્ટ પ્રોક્સિમિટી સેન્સર

હોલ ઇફેક્ટ મુખ્ય ખારાશ ધરાવતા વાહકના પ્રભાવની પદ્ધતિ પર આધારિત છે, જે વાહક પદાર્થના સામાન્ય ભૌતિક ગુણધર્મો પર આધારિત છે. ધાતુઓ અને એન-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર્સ માટે, ઇલેક્ટ્રોન વાહક છે, પી-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર માટે - છિદ્રો.

વર્તમાન-વહન ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોનની જેમ વાયરની સમાન બાજુએ વિચલિત થાય છે. જો છિદ્રો અને ઇલેક્ટ્રોનની સમાન સાંદ્રતા હોય, તો તેઓ બે વિરોધી હોલ વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરે છે. જો તેમની સાંદ્રતા અલગ હોય, તો આ બેમાંથી એક હોલ વોલ્ટેજ પ્રબળ છે અને તેને માપી શકાય છે.

સકારાત્મક વાહકો માટે, લોરેન્ટ્ઝ દળોના પ્રભાવ હેઠળ વાહકના વિચલનોનો સામનો કરવા માટે જરૂરી હોલ વોલ્ટેજ નકારાત્મક વાહકો માટે સંબંધિત વોલ્ટેજની વિરુદ્ધ છે. n-પ્રકારની ધાતુઓ અને સેમિકન્ડક્ટર્સમાં, જ્યારે બાહ્ય ક્ષેત્ર અથવા તાપમાન બદલાય છે ત્યારે આ વોલ્ટેજ સાઇન પણ બદલી શકે છે.

હોલ સેન્સર એ હોલ ઈફેક્ટને શોધવા અને તેના પરિણામોને ડેટામાં કન્વર્ટ કરવા માટે રચાયેલ ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણ છે. આ ડેટાનો ઉપયોગ સર્કિટને ચાલુ અને બંધ કરવા માટે થઈ શકે છે, કમ્પ્યુટર દ્વારા પ્રક્રિયા કરી શકાય છે અને ઉપકરણ ઉત્પાદક અને સૉફ્ટવેર દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવતી વિવિધ અસરોનું કારણ બની શકે છે.

વ્યવહારમાં, હોલ સેન્સર સરળ, સસ્તું માઇક્રોસિર્કિટ છે જે મિકેનિકલ સિસ્ટમના અભિગમ, ઝડપ અથવા વિસ્થાપન જેવા ચલોને શોધવા માટે ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ કરે છે.

હોલ સેન્સર બિન-સંપર્ક છે, જેનો અર્થ છે કે તેમને કોઈપણ ભૌતિક તત્વોના સંપર્કમાં આવવાની જરૂર નથી. તેઓ તેમની ડિઝાઇન અને હેતુના આધારે ડિજિટલ અથવા એનાલોગ સિગ્નલ જનરેટ કરી શકે છે.

હોલ ઈફેક્ટ સેન્સર સેલ ફોન, GPS ઉપકરણો, હોકાયંત્રો, હાર્ડ ડ્રાઈવો, બ્રશલેસ મોટર્સ, ફેક્ટરી એસેમ્બલી લાઈન્સ, ઓટોમોબાઈલ, તબીબી ઉપકરણો અને ઘણા ઈન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સ ગેજેટ્સમાં મળી શકે છે.

હોલ ઇફેક્ટ એપ્લિકેશન: હોલ સેન્સર અને ચુંબકીય જથ્થાનું માપન