Was ist der Hall-Effekt?
Wenn ein stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld ist, entsteht quer zur Stromrichtung eine Spannung (Hall-Spannung).
Warum entsteht die Hall-Spannung?
Durch die Lorentzkraft werden bewegte Ladungen seitlich abgelenkt → Ladungstrennung entsteht.
Was kann man mit dem Hall-Effekt herausfinden?
Ob die Ladungsträger positiv oder negativ sind (z. B. Elektronen).
Wann ist die Hall-Spannung konstant?
Wenn sich elektrische Kraft und Lorentzkraft ausgleichen.
Was ist das Hall-Feld?
Ein elektrisches Feld, das durch die Ladungstrennung entsteht und der Lorentzkraft entgegenwirkt.
Wofür nutzt man den Hall-Effekt?
Messung von Magnetfeldern (Hall-Sonde)
Drehzahlsensoren
Positionssensoren
Wie ändert sich die Hall-Spannung?
größeres B → größere Spannung
größerer Strom → größere Spannung
größere Dicke → kleinere Spannung
Was wird oft berechnet?
Ladungsträgerdichte n
Driftgeschwindigkeit
Hall-Spannung
Was zeigt der Hall-Effekt über die Bewegung von Ladungen?
Dass sich Ladungsträger gerichtet bewegen (Driftbewegung).
Was wird häufig falsch gemacht?
falsche Stromrichtung verwendet
Vorzeichen der Spannung falsch interpretiert
Geometrie (d!) übersehen
Was ist der Unterschied zur Induktion?
Hall-Effekt: konstantes Feld + Strom
Induktion: Änderung des Magnetfelds nötig
Wichtigster Merksatz zum Hall-Effekt?
„Magnetfeld + Strom → Spannung quer dazu.“
as ist ein Wienscher Filter?
Eine Anordnung aus elektrischem und magnetischem Feld, die nur Teilchen mit bestimmter Geschwindigkeit durchlässt.
Wie funktioniert der Wiensche Filter?
Elektrische Kraft und Lorentzkraft wirken entgegengesetzt.→ Nur wenn sie gleich groß sind, fliegt das Teilchen gerade durch.
Welche Kräfte wirken auf das Teilchen?
elektrische Kraft: F(E)=q⋅E
Lorentzkraft: F(L)=q⋅v⋅B
: Wann wird ein Teilchen nicht abgelenkt?
q⋅E=q⋅v⋅B
Antwort: Wenn sich beide Kräfte genau aufheben.
: Welche Geschwindigkeit haben die Teilchen, die durchkommen?
v = E/B
Hängt die Geschwindigkeit von der Ladung oder Masse ab?
Nein! → q kürzt sich heraus → unabhängig von Teilchenart
Wie müssen die Felder angeordnet sein?
E-Feld ⟂ B-Feld
beide ⟂ zur Bewegungsrichtung
→ alles steht senkrecht zueinander
Was passiert bei falscher Geschwindigkeit?
v zu klein → elektrische Kraft dominiert
v zu groß → Lorentzkraft dominiert → Teilchen wird abgelenkt
Frage: Wofür wird der Wiensche Filter genutzt?
Geschwindigkeitsselektion
Vorbereitung für Massenspektrometer
Teilchenphysik
Was passiert oft nach dem Filter?
Teilchen gelangen in ein Magnetfeld → Kreisbahn → Bestimmung von Masse
Geschwindigkeit
Feldstärken E oder B
Vergleich verschiedener Teilchen
Vorzeichen der Kräfte verwechselt
falsche Richtung der Felder
vergessen, dass sich q herauskürzt
: Welche Rolle spielt die Lorentzkraft?
Sie ist eine der beiden Kräfte, die sich im Filter genau ausgleichen.
Frage: Wichtigster Merksatz?
„Nur die richtige Geschwindigkeit fliegt geradeaus.“
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