Vídeo: Determinação do Campo Magnético Aplicado a um Semicondutor Exibindo o Efeito Hall

Uma fina tira retangular de semicondutores tem uma largura de 5 cm e área de seção transversal de 2 mm². A tira é conectada a uma bateria e colocada em um campo magnético perpendicular à superfície da tira. Uma tensão Hall de 12.5 V é produzida através da tira, associada a uma velocidade de desvio de 50 m / s. Qual é a magnitude do campo magnético aplicado à tira?

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Transcrição do vídeo

Uma fina tira retangular de semicondutores tem uma largura de cinco centímetros e área transversal de dois milímetros quadrados. A tira é conectada a uma bateria e colocada em um campo magnético perpendicular à superfície da tira. Uma tensão Hall de 12.5 volts é produzida através da tira, associada a uma velocidade de desvio de 50 metros por segundo. Qual é a magnitude do campo magnético aplicado à tira?

Podemos chamar a largura da tira de 5 centímetros 𝑤. Vamos chamar a tensão Hall produzida na faixa de 12.5 volts 𝑣 índice 𝐻. E a velocidade de desvio de 50 metros por segundo, chamaremos de 𝑣 índice 𝑑. Queremos saber a magnitude do campo magnético aplicado à tira. Nós o chamaremos de 𝐵. Vamos começar desenhando um esboço dessa tira retangular.

Olhando para uma seção transversal da nossa tira de semicondutores, que tem uma largura de 𝑤, e tem uma diferença de potencial de um lado para o outro de 𝑣 índice 𝐻, nossa voltagem de Hall, vemos que há um campo magnético que age perpendicularmente a tira, que ajuda a direcionar as cargas ao longo da tira até que elas saem - saindo da página na nossa perspectiva.

A tensão Hall 𝑣 índice 𝐻 é dada por uma equação que relaciona alguns dos termos em nosso cenário. É igual ao campo magnético 𝐵 vezes a velocidade de desvio 𝑣 índice 𝑑 multiplicada pela largura da tira 𝑤. Uma vez que queremos resolver para o campo magnético 𝐵, podemos reorganizar esta equação e encontrar 𝐵 é igual à tensão hall dividida pela velocidade de desvio 𝑣 índice 𝑑 multiplicada pela largura da tira 𝑤.

Como recebemos cada um desses três valores em nosso enunciado, podemos substituir e resolver para 𝐵 agora. Quando o fazemos, tendo o cuidado de usar unidades de metros para a nossa largura 𝑤, e inserir esses valores em nossa calculadora, descobrimos que para um número significativo 𝐵 é cinco teslas. Essa é a força do campo magnético que age perpendicularmente à tira de semicondutores.

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