Sonda Hall

Una sensor de efecto Hall es un dispositivo de medición para determinar la intensidad de los campos magnéticos. El propio campo magnético se mide en A/m (amperios por metro) u oersted. Sin embargo, en las ciencias y la tecnología estamos más acostumbrados a la unidad de medida tesla, que se utiliza para la densidad de flujo magnético. Por ello, las sondas Hall suelen mostrar el valor de la densidad de flujo magnético en teslas. También se puede construir un sensor Hall que indique en un campo magnético directamente el valor de la fuerza sobre una pieza de hierro específica.

Uso del efecto Hall para los sensores Hall

La sonda Hall se vale del efecto homónimo para determinar la densidad de flujo magnético. Debido a la fuerza de Lorentz, una fuerza perpendicular a la dirección de movimiento de los portadores de carga actúa sobre los portadores de carga que se mueven en un campo magnético. Esto los desplaza hacia un lateral del portador de carga. El efecto Hall fue descubierto por el físico estadounidense Edwin Hall en 1879.

La fuerza de Lorentz es una fuerza que actúa siempre sobre las cargas en movimiento en los campos magnéticos. Si se aplica una corriente en una placa metálica que se encuentra en un campo magnético, una fuerza actúa sobre los portadores de corriente, es decir, los electrones.

La dirección de la fuerza es perpendicular a la dirección del movimiento de los electrones y perpendicular al campo magnético. La fórmula de la fuerza de Lorentz \(\vec{F}\) sobre los portadores de carga de la velocidad \(\vec{v}\) en la densidad de flujo magnético \(\vec{B}\) es \(\vec{F}=q\vec{v}{\times{\vec{B}}}\), donde q designa la carga. En consecuencia, para los electrones se aplica \(\vec{F}=-e\vec{v}{\times{\vec{B}}}\), ya que la carga del electrón es una carga elemental negativa e. Una fuerza dirigida en sentido opuesto actuaría sobre cargas positivas. Por tanto, el efecto Hall también puede emplearse para determinar que las partículas que están en movimiento cuando fluye la corriente (es decir, los electrones) llevan una carga negativa y no positiva.

En la placa portadora de corriente de la sonda Hall, los electrones se desplazan verticalmente desde su sentido de movimiento y se acumulan hacia un lateral de la placa. Esto da lugar a una tensión eléctrica en todo el ancho de la placa, la cual es proporcional al campo magnético que se desea medir. A partir del valor de la denominada tensión Hall U a través de la placa, se puede especificar el campo magnético externo en el que se encuentra la placa con la ayuda de una nueva conversión de las fuerzas eléctricas que actúan simultáneamente y que están en equilibrio con la fuerza de Lorentz.