Graduação
  1. Mecânica clássica  1.1. dinâmica  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas dimensões  1.1.3. movimento de projétil  1.1.4. Velocidade relativa  1.1.5. Movimento circular uniforme  1.1.6. Movimento circular não uniforme  1.1.7. Sistemas de referência e transformações  1.2. Leis de Newton do Movimento  1.2.1. Primeira lei do movimento  1.2.2. Segunda lei do movimento  1.2.3. Terceira Lei do Movimento  1.2.4. Aplicações das Leis de Newton  1.2.5. Atrito e seus tipos  1.2.6. Diagrama de Corpo Livre  1.2.7. Restrições e pseudo-forças  1.3. Trabalho e Energia  1.3.1. trabalho realizado pela força  1.3.2. Teorema trabalho–energia  1.3.3. Energia Cinética  1.3.4. Energia potencial na mecânica clássica  1.3.5. Forças conservativas e não conservativas  1.3.6. Conservação de Energia  1.3.7. Potência e eficiência  1.4. Velocidade e colisões  1.4.1. Momento linear  1.4.2. Conservação do Momento  1.4.3. Impulso e força de impacto  1.4.4. Colisão elástica e inelástica  1.4.5. Centro de massa e velocidade  1.4.6. Propulsão de Foguetes  1.5. Movimento rotacional  1.5.1. Torque e Momento Angular  1.5.2. Momento de inércia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energia Rotacional  1.5.5. Movimento de Rolamento  1.5.6. Precessão e movimento giroscópico  1.6. Força gravitacional  1.6.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.6.2. Energia potencial gravitacional  1.6.3. Mecânica orbital  1.6.4. Leis do movimento planetário de Kepler  1.6.5. Campo gravitacional e potencial  1.7. Fluid mechanics  1.7.1. Pressão e Princípio de Pascal  1.7.2. Flutuabilidade e o Princípio de Arquimedes  1.7.3. Dinâmica dos Fluidos e Princípio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidade e Lei de Poiseuille  1.7.5. Tensão superficial e capilaridade  1.8. Oscilações e ondas  1.8.1. Movimento Harmônico Simples  1.8.2. Oscilações amortecidas e forçadas  1.8.3. Oscilações acopladas e modos comuns  1.8.4. Propriedades e tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras e o Efeito Doppler  1.8.6. Interferência de ondas e superposição
  2. Eletromagnetismo  2.1. Eletrostática  2.1.1. Carga elétrica e propriedades  2.1.2. Lei de Coulomb  2.1.3. Campo elétrico e potencial elétrico  2.1.4. Lei de Gauss  2.1.5. Capacitância e Dielétrico  2.1.6. Dipolo elétrico e energia potencial  2.2. Circuitos Elétricos  2.2.1. Corrente e Resistência  2.2.2. Lei de Ohm  2.2.3. Leis de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuits de CA e Reatância  2.2.6. Energia e potência elétrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos e Forças Magnéticas  2.3.2. Lei de Ampère  2.3.3. Momento de dipolo magnético  2.3.4. Lei de Biot-Savart  2.3.5. Materiais Magnéticos e Histerese  2.4. Indução eletromagnética  2.4.1. Lei de Faraday  2.4.2. Lei de Lenz  2.4.3. Autoindução e indução mútua  2.4.4. Transformadores e circuitos indutivos  2.5. Equações de Maxwell  2.5.1. Lei de Gauss para eletricidade  2.5.2. Lei de Gauss para o magnetismo  2.5.3. Lei da indução de Faraday  2.5.4. Lei de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas eletromagnéticas
  3. Termodinâmica  3.1. Leis da Termodinâmica  3.1.1. Lei Zero da Termodinâmica  3.1.2. Primeira lei da termodinâmica  3.1.3. Segunda Lei  3.1.4. Terceira Lei  3.2. Calor e trabalho  3.2.1. Transferência de calor (condução, convecção, radiação)  3.2.2. Expansão térmica  3.2.3. Motores térmicos e refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot e eficiência  3.3. Mecânica estatística  3.3.1. Distribuição de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropia e Probabilidade  3.3.3. Função de partição  3.3.4. Estatísticas de Fermi–Dirac e Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexão e Refração  4.1.2. Espelhos e lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. Princípio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferência em óptica de ondas  4.2.2. Difração  4.2.3. Polarização  4.2.4. Coerência e holografia
  5. Mecânica quântica  5.1. Dualidade onda-partícula  5.1.1. Radiação de corpo negro na dualidade onda-partícula em mecânica quântica  5.1.2. Efeito Fotoelétrico  5.1.3. Espalhamento Compton  5.1.4. Comprimento de onda de De Broglie  5.2. Equação de Schrödinger  5.2.1. Equação de Schrödinger independente do tempo  5.2.2. Partícula em uma caixa  5.2.3. Túnel Quântico  5.2.4. Poços e barreiras de potencial  5.3. Estados Quânticos  5.3.1. Função de onda  5.3.2. Operadores quânticos  5.3.3. Princípio da incerteza de Heisenberg  5.3.4. Momento angular e spin
  6. Relatividade  6.1. Relatividade especial  6.1.1. Transformações de Lorentz  6.1.2. Expansão do tempo e contração do comprimento  6.1.3. Energia relativística e momento  6.2. Relatividade Geral  6.2.1. Princípio da Equivalência  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionais  6.2.4. Buracos negros e horizontes de eventos
  7. Física do estado sólido  7.1. Estrutura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difração de raios X  7.1.3. Teoria das bandas  7.1.4. Fónons e vibrações da rede  7.2. Propriedades Elétricas e Magnéticas  7.2.1. Condutores, Semicondutores e Isolantes  7.2.2. Supercondutividade  7.2.3. Efeito Hall
  8. Física nuclear e de partículas  8.1. Estrutura Atômica  8.1.1. Modelo Atômico  8.1.2. Energia de ligação nuclear  8.2. Radioatividade  8.2.1. Decaimento alfa, beta, gama  8.2.2. Meia-vida  8.2.3. Fissão e Fusão Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Padrão  8.3.2. Quarks e Léptons  8.3.3. antimatéria  8.3.4. Interações fundamentais
  9. Astrofísica e cosmologia  9.1. Evolução estelar  9.1.1. Formação estelar  9.1.2. Buracos negros e estrelas de nêutrons  9.1.3. Anãs brancas e supernovas  9.2. Cosmologia  9.2.1. The Big Bang Theory  9.2.2. Matéria escura e energia escura  9.2.3. Fundo cósmico de micro-ondas

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Efeito Hall


O efeito Hall é um fenômeno importante na física do estado sólido e é útil na compreensão do comportamento de partículas eletricamente carregadas em vários materiais. Nomeado em homenagem a Edwin Hall, que o descobriu em 1879, o efeito Hall forma a base para determinar a natureza dos portadores de carga em semicondutores e ajuda no desenvolvimento de muitas tecnologias, incluindo sensores e transdutores.

Princípio básico do efeito Hall

O efeito Hall pode ser observado quando um campo magnético é aplicado perpendicularmente ao fluxo de corrente elétrica através de um condutor. À medida que partículas carregadas (geralmente elétrons) se movem através do condutor, elas experimentam uma força devido ao campo magnético, conhecida como força de Lorentz. Esta força desvia as partículas para um lado do condutor, criando uma diferença de potencial (tensão) através do condutor. Esta tensão é perpendicular à direção da corrente original e do campo magnético.

A estrutura do arranjo do efeito Hall pode ser entendida através da seguinte equação:

V_H = (B * I) / (n * e * d)

Onde,

  • V_H é a tensão Hall.
  • B é a intensidade do campo magnético.
  • I é a corrente que flui pelo condutor.
  • n é a densidade dos portadores de carga (número de portadores de carga por unidade de volume).
  • e é a carga fundamental (carga do elétron).
  • d é a espessura do condutor.

Exemplo de visualização

Para entender o efeito Hall, considere o seguinte exemplo simples:

B I V H

nesta visão:

  • O retângulo representa um material condutor bom.
  • A linha vertical e o rótulo B representam o campo magnético aplicado perpendicularmente à superfície.
  • A linha horizontal e o rótulo I representam a corrente que flui através do material.
  • O pequeno círculo representa a deflexão dos portadores de carga (elétrons) devido ao campo magnético.
  • O rótulo V H (tensão Hall) aparece nas bordas onde a diferença de potencial é mensurável.

Derivação e explicação

Considere um condutor retangular plano transportando corrente e um campo magnético aplicado perpendicularmente ao fluxo de corrente. A deflexão dos portadores de carga (geralmente elétrons) devido ao campo magnético causa separação de carga ao longo da largura do condutor, produzindo uma tensão transversal chamada tensão Hall.

A força de Lorentz agindo sobre uma partícula carregada pode ser descrita pela seguinte equação:

F = q * (v × B)

Onde:

  • F é a força agindo sobre a partícula carregada.
  • q é a carga da partícula.
  • v é a velocidade do portador de carga.
  • B é a intensidade do campo magnético.

Para elétrons, a força causará uma deflexão para um lado do condutor, estabelecendo um campo elétrico (E) perpendicular tanto a I quanto a B. A magnitude deste campo elétrico pode ser dada pela tensão Hall sobre a largura do material:

E = V_H / w

Aplicações do efeito Hall

  • Sensores de campo magnético: Sensores Hall são amplamente utilizados em dispositivos que medem a magnitude dos campos magnéticos. Isso inclui sistemas na indústria automotiva, aeroespacial e eletrônicos de consumo.
  • Detecção de posição e velocidade: Sensores de efeito Hall são frequentemente usados em motores CC sem escovas para detectar com precisão a posição do rotor do motor.
  • Interruptores: Sensores de efeito Hall proporcionam comutação sem contato e são usados em vários dispositivos para alcançar longevidade e confiabilidade, reduzindo o desgaste.
  • Aplicações automotivas: Nos carros, os sensores de efeito Hall auxiliam nos sistemas de freios ABS, velocímetros e outros sistemas automotivos que requerem detecção precisa de velocidade.

Características importantes do efeito Hall

O efeito Hall oferece vantagens e características específicas, tornando-o adequado para muitas aplicações tecnológicas:

  • Medição sem contato: Utilizando um campo magnético, o efeito Hall proporciona medição sem contato, garantindo que partes delicadas não se desgastem ao longo do tempo.
  • Alta confiabilidade: Sensores de efeito Hall são robustos e capazes de operar mesmo em condições adversas, onde sensores mecânicos convencionais podem falhar.
  • Ampla faixa de temperatura: Dispositivos de efeito Hall operam efetivamente em uma ampla faixa de temperaturas, tornando-os versáteis para usos que vão de gadgets de consumo a maquinário industrial.
  • Miniaturização: Com avanços na tecnologia de semicondutores, os sensores de efeito Hall podem ser feitos extremamente pequenos, economizando espaço em dispositivos eletrônicos compactos.

Conclusão

O efeito Hall é um fenômeno físico profundo que possui amplas implicações na física do estado sólido e muitas aplicações tecnológicas. Desde identificar a densidade de portadores de carga até desempenhar um papel chave em sensores modernos e tecnologia industrial, o efeito Hall permanece uma parte integral de nossa compreensão das propriedades eletrônicas nos materiais. Seus princípios formam a base de muitos dispositivos e sistemas dos quais dependemos em nossa vida diária.


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