Artykuł naukowy - portfolio

Przykładowy artykuł naukowy mojego autorstwa

Efekt Halla

    Efekt Halla, często zwany jest także zjawiskiem Halla. Został odkryty w 1879 roku przez Edwina Halla, który był wtedy doktorantem. Odkryte przez niego zjawisko fizyczne polega na wystąpieniu różnicy potencjałów (wielkość skalarna, podobna do natężenia) w przewodniku (substancja dobrze przewodząca prąd elektryczny, tworząca równocześnie gaz elektronowy), w którym płynie prąd elektryczny, gdy przewodnik jest w poprzecznym do płynącego prądu polu magnetycznym. Oznacza to, że jeśli weźmiemy np. płytkę metalu i umieścimy ją w polu magnetycznym, które jest prostopadłe do przepływu prądu to równocześnie siła odchylająca, spowoduje zakrzywienie torów w kierunku jednej ze ścian.

   Na szybsze, czyli bardziej energetyczne elektrony, większy wpływ ma siła Lorentza (tylko na oddziaływanie magnetyczne), natomiast na wolniejsze siła Coulomba. Skutkuje to tym, że szybsze, jak i wolniejsze elektrony są odchylane ku przeciwnym końcom ciała w kierunku poprzecznym do kierunku prądu. 

   Różnica potencjałów będąca napięciem Halla występuje między płaszczyznami ograniczającymi przewodnik, prostopadle do płaszczyzny wyznaczającej przez kierunek prądu i wektor indukcji magnetycznej. Jeśli ładunki są ujemne, kierunek ich prędkości jest przeciwny. To wszystko jest spowodowane działaniem siły Lorentza na ładunki poruszające się w polu magnetycznym. 

Różnica potencjałów UH odpowiadająca stanowi równowagi nosi nazwę napięcia Halla.

Pole Halla to nic innego jak wytworzone pole magnetyczne.

Zastosowania efektu Halla:

Zjawisko Halla w praktyce znalazło zastosowanie przy pomiarze pól magnetycznych oraz do pomiaru natężenia prądu elektrycznego. Od niedawna został wprowadzony przez producentów do smartfonów i tabletów, jest to całkiem nowe zastosowanie, przez co nie każdy telefon to posiada. Dzięki temu telefon reaguje na otwarcie klapki od etui, działa to na zasadzie magnesu. Podczas gdy klapka zakrywa ekran, wytwarza się pole magnetyczne skutkujące wyłączeniem ekranu. Jest też w urządzeniach, które służą do określania wartości indukcji pola magnetycznego, zwanymi hallotronami. Stosuje się je w czujnikach i projektorach. Zastosowanie hallotronów umożliwiło budowę wentylatorków. Hallotron ma zastosowanie także:

 - kompas

 - w pomiarach wielkości innych niż elektryczne (kąt obrotu, przesunięcie, drgania mechaniczne oraz cisnienie)

 - do pomiaru wielkości elektromagnetycznych (indukcja magnetyczna, natężenie prądu, moc, opór)

 - układach wykonujących operacje matematyczne i logiczne

 - budowa bezszczotkowych silników prądu stałego z regulacją obrotów używanych, czyli do napędzania wentylatora w komputerach.

Zjawisko Halla również jest często przedstawiane w taki oto sposób(źródło zdjęcia: https://pl.m.wikipedia.org/wiki/Zjawisko_Halla):

 

Legenda:

1. Elektrony
2. Element Halla
3. Magnesy
4. Pole magnetyczne
5. Źródło zasilania

W celu wyznaczenia wartości napięcia Halla potrzebny jest wzór na siłę Lorentza.

Siła Lorentza jest to siła, która działa na naładowaną cząstkę poruszającą się w polu magnetycznym, kierunek tej siły, jest prostopadły do wektorów indukcji magnetycznej i prędkości.

Magnetyzm

   Magnetyzm – jest to zespół zjawisk, które związane są z polem magnetycznym, i które może być wytwarzane przez prąd elektryczny oraz materiały magnetyczne. 

   Typowym przykładem ułatwiającym zrozumienie pojęcia, jak i czym jest magnetyzm, jest zwykły magnes. Każdy na pewno nie raz bawił się za dziecka dwoma magnesami, zastanawiając się czemu przy połączeniu ich tymi samymi stronami odpychają, się od siebie. Właśnie o to chodzi w magnetyzmie. Każdy magnes ma dwa bieguny N i S. Jeśli zbliżymy je do siebie stronami, które mają bieguny te same np. N to będą się odpychać, natomiast łącząc biegun N z biegunem S, spowodują przyczepienie się do siebie. 

   Linie sił pola magnetycznego biegną zawsze od bieguna N do bieguna S. Pole magnetyczne nie ma źródła, czyli nie istnieją „ładunki” magnetyczne. Ruchome ładunki elektryczne wytwarzają pole magnetyczne. 

   Nasza planeta Ziemia, też ma pole magnetyczne, które występuje naturalnie koło niej. Odpowiada ono w przybliżeniu polu dipola magnetycznego. Pole magnetyczne Ziemi jest rozległe na kilkadziesiąt tysięcy kilometrów od niej. Ten obszar nazywa się ziemską magnetosferą. 

   Pole magnetyczne, które wytwarzane jest przez przewodnik kołowy mający konfigurację podobną do pola magnetycznego zwykłego magnesu sztabkowego, przez co traktuje się go jak dipol magnetyczny. Jego kierunek kojarzy się kierunkiem prądu w przewodniku, będącym regułą prawoskrętnej śruby. 

Lewitacja 

   Czym jest lewitacja? Lewitacja – jest to z łacińskiego levitas = lekkość, co oznacza potocznie unoszenie się obiektu. Ze strony fizyki lewitacja polega na unoszeniu się danego obiektu poprzez oddziaływanie sił równoważących siłę grawitacji, utrzymując obiekt bez kontaktu z podłożem. 

   Można wyróżnić wiele rodzajów lewitacji, w tym: oddziaływania hydro- i aerodynamiczne, akustyczne, optyczne, elektrostatyczne i elektromagnetyczne. Połączenie kilku metod zwie się lewitacją hybrydową. 

   Lewitacja nie jest możliwa tylko w filmach science – fiction. Występuje też ona w fizyce. Jedną z metod udowodnienia lewitacji jest metoda lewitacji magnetycznej. Jest to zjawisko polegające na unoszeniu się ciał bez kontaktu mechanicznego z podłożem. Zachodzi pod wpływem sił i oddziaływań pola magnetycznego oraz elektromagnetycznego, równoważą się. Wynika to z grawitacji bądź innych czynników. 

   Żeby przekonać się czy to na pewno jest możliwe, można samemu skonstruować własne mini pole magnetyczne. Można w Internecie znaleźć wiele różnych pomysłów jak i metod. Jedną z nich jest zakup urządzenia CLM 2, które umożliwia lewitację magnetyczną ciężkich przedmiotów np, szachownicy, prezentuje się to dość efektownie. Teraz coraz częściej dzięki zastosowaniu fizyki magnetycznej możemy zobaczyć w sklepach artykuły typu lewitujący globus, różne pamiątki oraz okazałe artefakty. 

   Jednym z domowych sposobów na wykonanie swojego własnego urządzenia pozwalającego na udowodnienie lewitacji jest Doświadczenie Oersteda – wersja pionowa ( doświadczenie Ampere’a). Jego celem jest zbadanie zjawiska powstawania pola magnetycznego wokół przewodnika, przez który płynie prąd. Potrzebne do tego będą:

 - przewodnik z mosiądzu

 - bateria 4,5 V

 - 4 kompasy

 - 4 krokodylki

 - 2 kable

 - stolik z pleksi z krótkimi nogami

 - uniwersalny statyw

   Na początek trzeba umieścić cztery kompasy wokół pionowo ustawionego przewodnika z mosiądzu, będącego częścią obwodu elektrycznego. Gdy obwód elektryczny jest otwarty to igły kompasów wskazują kierunek północ – południe. Gdy zamykamy obwód igły w kompasach się obracają. Tutaj przejrzyście jest pokazane, że prąd elektryczny może być źródłem siły magnetycznej, oraz że linie pola mają kształt okręgów. Natężenie pola magnetycznego maleje wraz z wzrostem odległości od przewodu i jest ono proporcjonalne do natężenia prądu.

Całość prezentowanej strony internetowej stanowi własność Nasztam Copywriter i jest utworem w rozumieniu ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych (Dz. U. Nr 90, poz. 631). Żadna jej część nie może być rozpowszechniana lub kopiowana w jakikolwiek sposób (elektroniczny, mechaniczny lub inny) bez pisemnej zgody Nasztam Copywriter. Kopiowanie zawartości serwisu lub jej części bez pisemnej zgody właścicieli serwisu jest zabronione.

___________________________

Chcesz żebym napisała dla Ciebie artykuł, bądź jakiś inny tekst?

Zapraszam do kontaktu: natchudzi@gmail.com

Więcej tekstów mogę podesłać poprzez adres e-mail.

Tutaj informacje o tym, w jakich tekstach się specjalizuje: https://nasztamcopywriter.blogspot.com/p/o-mnie.html

Link do mojego drugiego bloga: lemonywpodrozy.blogspot.com
Fanpage:  https://www.facebook.com/nasztamcopywriter/
Instagram: nasztamcopywriter