Capteur à effet Hall

Un capteur à effet Hall est un appareil de mesure permettant de déterminer l'intensité des champs magnétiques. Le champ magnétique lui-même est mesuré en A/m (ampères par mètre) ou en Oersted. Dans les sciences naturelles et la technique, on est toutefois plus habitué à utiliser l'unité de mesure tesla qui est utilisée pour la densité de flux magnétique. C'est pourquoi les capteurs à effet Hall affichent généralement la valeur de la densité de flux magnétique en tesla. On pourrait également construire un capteur à effet Hall qui, dans un champ magnétique, indiquerait directement la valeur de la force exercée sur un morceau de fer donné.

Utilisation de l'effet Hall pour les capteurs à effet Hall

Le capteur à effet Hall utilise l'effet Hall pour déterminer la densité de flux magnétique. En raison de la force de Lorentz, une force perpendiculaire à la direction du mouvement des porteurs de charge agit sur les porteurs de charge qui se déplacent dans un champ magnétique. Ils sont ainsi poussés vers un côté du porteur de charge. L'effet Hall a été découvert par le physicien américain Edwin Hall en 1879.

La force de Lorentz est une force qui agit toujours sur les charges en mouvement dans les champs magnétiques. Si l'on applique un courant à une plaquette métallique se trouvant dans un champ magnétique, une force agit sur les porteurs du courant, c'est-à-dire les électrons.

La direction de la force est perpendiculaire à la direction du mouvement des électrons et perpendiculaire au champ magnétique. La formule de la force de Lorentz \(\vec{F}\) sur les porteurs de charge de vitesse \(\vec{v}\) dans la densité de flux magnétique \(\vec{B}\) est \(\vec{F}=q\vec{v}{\times{\vec{B}}}\), où q désigne la charge. Pour les électrons, on a donc \(\vec{F}=-e\vec{v}{\times{\vec{B}}\), puisque la charge de l'électron est précisément une charge élémentaire négative e. Une force de direction opposée agirait justement sur les charges positives. L'effet Hall peut donc également être utilisé pour constater que les particules en mouvement lors du passage du courant (c'est-à-dire les électrons) portent une charge négative et non positive.

Dans la plaquette de la sonde à effet Hall traversée par le courant, les électrons sont alors déplacés perpendiculairement à leur direction de déplacement et se rassemblent vers un côté de la plaquette. Il en résulte une tension électrique sur la largeur de la plaquette qui est proportionnelle au champ magnétique à mesurer. La valeur de la tension de Hall U au-dessus de la plaquette permet donc d'indiquer le champ magnétique extérieur dans lequel se trouve la plaquette à l'aide d'une autre conversion des forces électriques agissant simultanément, qui sont en équilibre avec la force de Lorentz.