Το φαινόμενο Hall ανακάλυψε το 1879 από τον Αμερικανό επιστήμονα Edwin Herbert Hall. Η ουσία του έχει ως εξής. Εάν ένα ρεύμα διέρχεται μέσω μιας αγώγιμης πλάκας και ένα μαγνητικό πεδίο κατευθύνεται κάθετα προς την πλάκα, τότε η τάση εμφανίζεται κατά τη διεύθυνση εγκάρσια προς το ρεύμα (και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου): όπου Rh είναι ο συντελεστής Hall, ο οποίος εξαρτάται από το υλικό του αγωγού. H είναι η ένταση του μαγνητικού πεδίου. Εγώ είμαι το ρεύμα στον αγωγό. w είναι η γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης του ρεύματος και του φορέα επαγωγής μαγνητικού πεδίου (εάν w = 90 °, sinw = 1). d είναι το πάχος του υλικού.

Ο αισθητήρας Hall έχει ένα σχέδιο με σχισμές. Ένας ημιαγωγός βρίσκεται στη μία πλευρά της σχισμής, μέσω του οποίου ρέει ρεύμα όταν ανάβει η ανάφλεξη και από την άλλη πλευρά, ένας μόνιμος μαγνήτης.

Σε ένα μαγνητικό πεδίο, τα κινούμενα ηλεκτρόνια επηρεάζονται από μια δύναμη. Ο φορέας δύναμης είναι κάθετος προς την κατεύθυνση τόσο των μαγνητικών όσο και των ηλεκτρικών συνιστωσών του πεδίου.

Εάν ένα πεπλατυσμένο ημιαγωγό (για παράδειγμα, από το αρσενικό του ινδίου ή το αντιμονονίδιο του ινδίου) εισάγεται σε ένα μαγνητικό πεδίο μέσω επαγωγής σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα, τότε στις πλευρές δημιουργείται διαφορά δυναμικού κάθετα προς την κατεύθυνση του ρεύματος. Η τάση του Hall (Hall EMF) είναι ανάλογη της τρέχουσας και της μαγνητικής επαγωγής.

Υπάρχει ένα κενό μεταξύ της πλάκας και του μαγνήτη. Στο κενό του αισθητήρα υπάρχει μια χαλύβδινη οθόνη. Όταν δεν υπάρχει οθόνη στο κενό, ένα μαγνητικό πεδίο επενεργεί στην πλάκα ημιαγωγού και η διαφορά δυναμικού αφαιρείται από αυτό. Εάν υπάρχει ένα διάκενο στο διάκενο, τότε οι μαγνητικές γραμμές δύναμης που κλείνουν μέσω της οθόνης και δεν δρουν στην πλάκα, στην περίπτωση αυτή, η διαφορά δυναμικού δεν εμφανίζεται στην πλάκα.

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα μετατρέπει τη διαφορά δυναμικού που δημιουργείται στην πλάκα σε παλμούς αρνητικής τάσης ορισμένης τιμής στην έξοδο του αισθητήρα. Όταν η οθόνη βρίσκεται στο κενό του αισθητήρα, θα υπάρχει τάση στην έξοδο της, αν δεν υπάρχει οθόνη στο κενό του αισθητήρα, τότε η τάση στην έξοδο του αισθητήρα είναι κοντά στο μηδέν ...

Το καλοκαίρι του 1814 Ο νικητής του Ναπολέοντα Όλος ο Ρώσος αυτοκράτορας Αλέξανδρος ο Πρώτος επισκέφθηκε την ολλανδική πόλη Χάρλεμ. Ο διακεκριμένος επισκέπτης προσκλήθηκε στην τοπική ακαδημία. Εδώ, όπως έγραφε ο ιστοριογράφος, «Η μεγάλη ηλεκτρική μηχανή έριξε πρώτα την προσοχή της Αυτού Μεγαλειότητας». Κατασκευάστηκε το 1784. το αυτοκίνητο έκανε πραγματικά μια μεγάλη εντύπωση. Δυο γυάλινοι δίσκοι με διάμετρο ύψους ενός ατόμου περιστράφηκαν σε έναν κοινό άξονα από την προσπάθεια τεσσάρων ατόμων. Η τροφοδοσία με ηλεκτρική τριβή (τριβοηλεκτρική ενέργεια) παρέχεται για τη φόρτιση της μπαταρίας των δοχείων δύο-Leiden, των πυκνωτών της εποχής εκείνης. Οι σπινθήρες από αυτά έφτασαν σε μήκος μεγαλύτερο από το μισό μέτρο, για το οποίο ο αυτοκράτορας ήταν πεπεισμένος.

Η αντίδρασή του σε αυτό το θαύμα της τεχνολογίας της Κεντρικής Ευρώπης ήταν περισσότερο από περιορισμένη. Από την παιδική ηλικία, ο Αλέξανδρος ήταν εξοικειωμένος με ένα ακόμη μεγαλύτερο μηχάνημα και έδωσε περισσότερες από αυτές τις σπίθες. Αυτό έγινε. ακόμη και νωρίτερα το 1777. στην πατρίδα του στην Αγία Πετρούπολη, ήταν απλούστερη, ασφαλέστερη και απαιτούσε λιγότερους υπηρέτες από τους Ολλανδούς. Η αυτοκράτειρα Catherine II παρουσία των εγγονιών της διασκέδασε με τη βοήθεια αυτής της μηχανής με ηλεκτρικά πειράματα στο Tsarskoye Selo. Στη συνέχεια, ως σπάνιο εκθέμα, μεταφέρθηκε στην Αγία Πετρούπολη Kunstkamera, τότε, με κάποια σειρά, αφαιρέθηκε από εκεί και τα ίχνη της χάθηκαν.

Ο Αλέξανδρος έδειξε την τεχνική της ημέρας πριν από χθες. Η αρχή της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση τριβών δεν έχει εφαρμοστεί για περισσότερα από 200 χρόνια, ενώ η ιδέα που βασίζεται στην εγχώρια μηχανή χρησιμοποιείται ακόμα στα σύγχρονα εργαστήρια των σχολείων και των πανεπιστημίων του κόσμου. Αυτή η αρχή - ηλεκτροστατική επαγωγή - ανακαλύφθηκε και περιγράφηκε για πρώτη φορά στη Ρωσία από τον Ρώσο ακαδημαϊκό, το όνομα του οποίου λίγοι γνωρίζουν και αυτό είναι άδικο. Θέλω να το υπενθυμίσω αυτό στην τρέχουσα γενιά ...

Η ροή ρεύματος σε αγωγούς συνδέεται πάντοτε με απώλειες ενέργειας, δηλ. με τη μετάβαση της ενέργειας από ηλεκτρική σε θερμική. Αυτή η μετάβαση είναι μη αναστρέψιμη, η αντίστροφη μετάβαση συνδέεται μόνο με την ολοκλήρωση της εργασίας, όπως λέει η θερμοδυναμική. Υπάρχει, ωστόσο, η δυνατότητα μετατροπής της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια και η χρήση του λεγόμενου θερμοηλεκτρικό φαινόμενο, όταν χρησιμοποιούνται δύο επαφές δύο αγωγών, ένα από τα οποία θερμαίνεται και το άλλο ψύχεται.

Στην πραγματικότητα, και αυτό το γεγονός είναι εκπληκτικό, υπάρχουν αρκετοί αγωγοί στους οποίους, υπό ορισμένες συνθήκες, δεν υπάρχει απώλεια ενέργειας κατά τη ροή του ρεύματος! Στην κλασική φυσική, αυτό το φαινόμενο είναι ανεξήγητο.

Σύμφωνα με την κλασσική ηλεκτρονική θεωρία, η κίνηση ενός φέροντος φορτίου συμβαίνει σε ένα ηλεκτρικό πεδίο ομοιόμορφα επιταχυνόμενο μέχρις ότου συγκρούεται με ένα δομικό ελάττωμα ή με μια δονούμενη δόνηση. Μετά από μια σύγκρουση, αν είναι ανελαστική, όπως μια σύγκρουση από δύο μπάλες πλαστελίνης, ένα ηλεκτρόνιο χάνει ενέργεια, μεταφέροντάς το σε ένα πλέγμα μεταλλικών ατόμων. Στην περίπτωση αυτή, κατ 'αρχήν, δεν υπάρχει υπεραγωγιμότητα.

Αποδεικνύεται ότι η υπεραγωγιμότητα εμφανίζεται μόνο όταν λαμβάνονται υπόψη τα κβαντικά αποτελέσματα. Είναι δύσκολο να το φανταστείς. Μια μικρή ιδέα του μηχανισμού υπεραγωγιμότητας μπορεί να ληφθεί από τις ακόλουθες σκέψεις ...

Καταρχάς, η γεωργική βιομηχανία καταστρέφεται εντελώς. Τι άλλο; Είναι καιρός να συλλέξουμε πέτρες; Είναι καιρός να ενώσουμε όλες τις δημιουργικές δυνάμεις για να δώσουμε στους χωρικούς και στους καλοκαιρινούς κατοίκους τα νέα προϊόντα που θα αυξήσουν δραματικά την παραγωγικότητα, θα μειώσουν τη χειρωνακτική εργασία, θα βρουν νέους τρόπους στη γενετική ... Θα πρότεινα στους αναγνώστες του περιοδικού να είναι συντάκτες της επικεφαλίδας «Για τους κατοίκους του χωριού και του καλοκαιριού». Θα ξεκινήσω με το μακρόχρονο έργο "Ηλεκτρικό πεδίο και παραγωγικότητα".

Το 1954, όταν ήμουν φοιτήτρια στη Στρατιωτική Ακαδημία Επικοινωνιών στο Λένινγκραντ, μεταφέρθηκα με πάθος από τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και διεξήγαγα μια ενδιαφέρουσα δοκιμή με την καλλιέργεια κρεμμυδιών στο περβάζι. Τα παράθυρα του δωματίου στο οποίο έζησα ήταν στραμμένα προς βορρά και επομένως οι βολβοί δεν μπορούσαν να λάβουν τον ήλιο. Φύτεψα πέντε βολβούς σε δύο επιμήκη κιβώτια. Πήρε τη γη στην ίδια θέση και για τα δύο κουτιά. Δεν είχα λιπάσματα, δηλ. δημιουργήθηκαν οι ίδιες συνθήκες καλλιέργειας. Πάνω από ένα κιβώτιο στην κορυφή, σε απόσταση μισού μέτρου (Σχήμα 1), έβαλα μια μεταλλική πλάκα στην οποία έβαλα ένα καλώδιο από ανορθωτή υψηλής τάσης + 10 000 V και ένα καρφί εισήχθη στο έδαφος αυτού του κιβωτίου, στο οποίο ένωσα ένα σύρμα "-" από τον ανορθωτή.

Το έκανα έτσι ώστε, σύμφωνα με τη θεωρία της κατάλυσης, η δημιουργία υψηλού δυναμικού στη ζώνη των φυτών θα οδηγήσει σε αύξηση της διπολικής ροπής των μορίων που εμπλέκονται στην αντίδραση φωτοσύνθεσης και οι ημέρες των δοκιμών θα τραβηχτούν. Μέσα σε δύο εβδομάδες ανακάλυψα ...

Στη βιβλιογραφία, υπάρχει πάντα θέμα εξοικονόμησης ηλεκτρικής ενέργειας και παράτασης της διάρκειας ζωής των λαμπτήρων πυρακτώσεως. Στα περισσότερα άρθρα, προτείνεται μια πολύ απλή μέθοδος - η μετατροπή μιας διόδου ημιαγωγού σε σειρά με τη λάμπα.

Αυτό το θέμα έχει επανειλημμένα εμφανιστεί στα περιοδικά "Ραδιόφωνο", "Ραδιοερασιτέχνης", δεν παρακάμψε το "Radioamator" [1-4]. Προσφέρουν μια ευρεία ποικιλία λύσεων: από την απλή ένταξη μιας διόδου σε σειρά με ένα φυσίγγιο [2], τη δύσκολη κατασκευή ενός "δισκίου" [1] και τη "συνταγογράφηση ενός βολβού ασπιρίνης" [3] στην κατασκευή ενός "καλύμματος προσαρμογέα" Το "Radioamator" "ξεσηκώνει μια ήσυχη συζήτηση για το« χάπι »του οποίου είναι καλύτερο και πώς να το« καταπιεί ».

Οι συγγραφείς έλαβαν καλή φροντίδα για την «υγεία» και την «ανθεκτικότητα» της λάμπας πυράκτωσης και ξεχάστηκαν τελείως για την υγεία και την υγεία της οικογένειάς τους. "Τι είναι το θέμα;" - ρωτάς. Ακριβώς στις ίδιες αναλαμπές που υποδηλώνουν τη συγκάλυψη με τη βοήθεια ενός "γαλακτώδους" αμπαζούρ [3].Ίσως θα υπάρξει μια ψευδαίσθηση για μια μείωση των αναλαμπών, αλλά αυτό δεν θα τους κάνει μικρότερους, και οι αρνητικές επιπτώσεις τους δεν θα μειωθούν.

Έτσι, μπορούμε να επιλέξουμε ποια είναι πιο σημαντική: η υγεία του λαμπτήρα ή η δική μας; Είναι το φυσικό φως καλύτερο από το τεχνητό; Φυσικά! Γιατί; Μπορούν να υπάρχουν πολλές απαντήσεις. Και ένας από αυτούς - ο τεχνητός φωτισμός, για παράδειγμα, λαμπτήρες πυρακτώσεως, αναβοσβήνει σε συχνότητα 100 Hz. Δώστε προσοχή όχι σε 50 Hz, όπως μερικές φορές πιστεύεται λανθασμένα, αναφορικά με τη συχνότητα του ηλεκτρικού δικτύου. Λόγω της αδράνειας του οράματός μας, δεν παρατηρούμε λάμψεις, αλλά αυτό δεν σημαίνει καθόλου ότι δεν τις αντιλαμβανόμαστε. Επηρεάζουν τα όπλα και, φυσικά, το ανθρώπινο νευρικό σύστημα. Έχουμε κουραστεί ταχύτερα ...

Παρά τις αδιαμφισβήτητες επιτυχίες της σύγχρονης θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού, τη δημιουργία στη βάση της σε τομείς όπως η ηλεκτρολογία, η ραδιοτεχνία, η ηλεκτρονική, δεν υπάρχει κανένας λόγος να θεωρηθεί αυτή η θεωρία ολοκληρωμένη.

Το κύριο μειονέκτημα της υπάρχουσας θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού είναι η έλλειψη μοντέλων, η έλλειψη κατανόησης της ουσίας των ηλεκτρικών διεργασιών, άρα η πρακτική αδυναμία περαιτέρω ανάπτυξης και βελτίωσης της θεωρίας. Και από τους περιορισμούς της θεωρίας, ακολουθούν και πολλές εφαρμοσμένες δυσκολίες.

Δεν υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι η θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού είναι το ύψος της τελειότητας. Στην πραγματικότητα, η θεωρία έχει συσσωρεύσει αρκετές παραλείψεις και άμεσες παραδοξίες για τις οποίες έχουν επινοηθεί πολύ ανεπαρκείς εξηγήσεις ή δεν υπάρχουν καθόλου εξηγήσεις.

Για παράδειγμα, πώς να εξηγήσουμε ότι δύο αμοιβαία ακίνητα πανομοιότυπα φορτία, τα οποία υποτίθεται ότι απορρίπτονται το ένα από το άλλο σύμφωνα με τον νόμο Coulomb, έλκονται στην πραγματικότητα εάν μετακινούνται μαζί μια σχετικά μακρά εγκατεστημένη πηγή; Αλλά έλκονται, επειδή τώρα είναι ρεύματα και τα ίδια ρεύματα προσελκύονται και αυτό έχει πειραματικά αποδειχθεί.

Γιατί είναι η ενέργεια του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου ανά μονάδα μήκους του αγωγού με το ρεύμα που παράγει αυτό το μαγνητικό πεδίο να τείνει στο άπειρο εάν ο αγωγός επιστροφής απομακρυνθεί; Όχι η ενέργεια ολόκληρου του αγωγού, αλλά ακριβώς ανά μονάδα μήκους, ας πούμε, ένα μέτρο; ...

Αυτή η ιστορία αρχίζει με ένα θέμα πολύ μακριά από τον ηλεκτρισμό, γεγονός που επιβεβαιώνει το γεγονός ότι στην επιστήμη δεν υπάρχει δευτεροβάθμια ή απροβλημάτιστη για μελέτη. Το 1644 Ο Ιταλός φυσικός Ε. Τορίκελι εφευρέθηκε το βαρόμετρο. Η συσκευή ήταν ένας γυάλινος σωλήνας μήκους περίπου ενός μέτρου με σφραγισμένο άκρο. Το άλλο άκρο βυθίστηκε σε ένα φλιτζάνι υδραργύρου. Στον σωλήνα, ο υδράργυρος δεν έπεσε εντελώς, αλλά σχηματίστηκε το επονομαζόμενο «Toricellian vacuity», ο όγκος του οποίου διέφερε λόγω των καιρικών συνθηκών.

Τον Φεβρουάριο του 1645 Ο Καρδινάλιος Giovanni de Medici διέταξε να εγκατασταθούν αρκετοί τέτοιοι σωλήνες στη Ρώμη και να παρακολουθούνται συνεχώς. Αυτό είναι εκπληκτικό για δύο λόγους. Το Toricelli ήταν μαθητής του G. Galileo, ο οποίος τα τελευταία χρόνια έχει αποθαρρυνθεί για τον αθεϊσμό. Δεύτερον, μια πολύτιμη ιδέα που ακολούθησε ο καθολικός ιεράρχης και από τότε άρχισαν βαρομετρικές παρατηρήσεις ...

Αν συνθέσετε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα από μια πηγή ρεύματος, έναν καταναλωτή ενέργειας και τα καλώδια που τα συνδέουν, κλείστε το, τότε θα διαρρεύσει ένα ηλεκτρικό ρεύμα κατά μήκος αυτού του κυκλώματος. Είναι λογικό να ρωτήσετε: "Και σε ποια κατεύθυνση;" Το βιβλίο σχετικά με τα θεωρητικά θεμέλια της ηλεκτρολόγου μηχανικού δίνει την απάντηση: "Στο εξωτερικό κύκλωμα, το ρεύμα ρέει από το συν της πηγής ενέργειας στο μείον και στο εσωτερικό της πηγής από το μείον στο συν."

Είναι έτσι; Θυμηθείτε ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα είναι η διαταγμένη κίνηση των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων. Αυτοί στους μεταλλικούς αγωγούς είναι αρνητικά φορτισμένα σωματίδια - ηλεκτρόνια. Αλλά τα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό κύκλωμα κινούνται ακριβώς απέναντι από το μείον της πηγής στο συν. Αυτό μπορεί να αποδειχθεί πολύ απλά. Αρκεί να τοποθετήσετε έναν ηλεκτρονικό λαμπτήρα - μια δίοδο στο παραπάνω κύκλωμα.Εάν η άνοδος της λάμπας είναι θετικά φορτισμένη, τότε το ρεύμα στο κύκλωμα θα είναι, αν είναι αρνητικό, τότε δεν θα υπάρχει ρεύμα. Θυμηθείτε ότι οι αντίθετες χρεώσεις προσελκύουν, και όπως οι χρεώσεις απωθούν. Επομένως, η θετική άνοδο προσελκύει αρνητικά ηλεκτρόνια, αλλά όχι το αντίστροφο. Συμπεραίνουμε ότι η κατεύθυνση αντίθετη προς την κίνηση των ηλεκτρονίων λαμβάνεται ως η κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος στην επιστήμη της ηλεκτρολογίας.

Η επιλογή της κατεύθυνσης απέναντι από την υπάρχουσα δεν μπορεί να θεωρηθεί αλλιώς παράδοξη, αλλά οι λόγοι για μια τέτοια διαφορά μπορούν να εξηγηθούν αν εντοπίσουμε την ιστορία της ανάπτυξης της ηλεκτρολογίας ως επιστήμης.

Μεταξύ των πολλών θεωριών, μερικές φορές ακόμη και ανεκδοτικών, προσπαθώντας να εξηγήσω τα ηλεκτρικά φαινόμενα που εμφανίστηκαν την αυγή της επιστήμης του ηλεκτρισμού, ας μείνουμε δύο βασικά ...