导线在磁场中运动产生电流「霍尔效应电磁铁缝隙处的磁场分布」

今天带来导线在磁场中运动产生电流「霍尔效应电磁铁缝隙处的磁场分布」，关于导线在磁场中运动产生电流「霍尔效应电磁铁缝隙处的磁场分布」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

每一个有物理常识的学生都知道，物体要沿着曲线运动，就必须有向心力的作用。

电子也遵循同样的规律，所以当电流流过一根弯曲的导线时，一定有什么东西在提供这种力。从逻辑上讲，力来自于一个径向电场，这就会让电荷在导线中横向电荷分离。但是这种电荷结构看起来很像霍尔效应，在霍尔效应中，磁场将移动的电荷转移到载流导线的一侧。

这种情况提出这个问题:在没有磁场的情况下，导体能产生霍尔电压吗?

在回答这个问题前我们先回顾一下霍尔效应。

霍尔效应是电磁效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时发现的。 当电流垂直于外磁场通过导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应使用左手定则判断。

可以看出来，要想让导体中的电子发生偏转就必须要外加磁场。除此之外就没有其他办法让导体中的电子走弯路么？

芝加哥大学的尼古拉斯·谢德、大卫·舒斯特尔和西德尼·内格尔现在已经证明，把导线弯曲，就可以让导线产生横向电压，这很像霍尔效应。研究人员把一段石墨烯弯曲，然后测量了安装在掺杂硅衬底上的弯曲石墨烯导线的内外边缘之间的电压，在石墨烯的上下边缘安装了两个探针来测量电压的大小。

奇迹发生了！在没有外加电场的情况下，石墨烯导线在仅仅弯曲的情况下就产生了电压。通过数据测量，发现横向电压对电流呈二次依赖关系，这正符合纯粹的几何效应，而不是传统的霍尔效应的线性关系。而且弯曲石墨烯导线产生的电压效果十分明显，电压测量发现通过导线的最大电流产生了0.5 mv的横向电压。

由于这种现象与霍尔效应十分相似，但是霍尔效应需要外加磁场才能产生，而石墨烯只需要弯曲这种几何动作就能做到，于是就形象给这个弯曲产生横向电压的现象取名为几何霍尔效应。

由几何霍尔效应产生的横向电压自然就称为几何霍尔电压，几何霍尔电压应该作为表示电荷载体的符号。石墨烯很适合证明这种对应关系，因为它很容易调整电荷-载流子符号。当费米能级高于狄拉克点时，它是负的，当它们相反时，它是正的。通过施加外部电压，研究人员不断改变费米能级，并确认横向电压改变了符号。

弯曲的导线能产生横向电压，那么直导线是否也有几何霍尔效呢？

作为对电压几何原点的另一种检验，研究人员同时测量了与曲线相邻的直线段导线的横向电压。令人惊讶的是，他们发现尽管直线段的电压始终小于曲线段，但它也非零。这一意外的电压是由导电电子的曲折路径引起的。即使导线不改变其方向，电子也会沿着阻力最小的复杂路径运动。

几何霍尔效应可以帮助研究人员更容易地测量石墨烯中载流子的有效质量。此外，由于它不依赖于磁场，这种效应可以用来描述体积超导体中的电荷载流子。由于几何霍尔效应不依赖磁场，那么有可能在更广阔的领域中发挥作用。