En este post se explica en qué consiste el efecto Hall. También encontrarás cuál es la fórmula para calcular el voltaje del efecto Hall y cuáles son las aplicaciones del efecto Hall.
Índice
¿Qué es el efecto Hall?
El efecto Hall es un fenómeno físico que ocurre en el interior de un conductor eléctrico cuando está bajo el efecto de un campo magnético. En concreto, el efecto Hall consiste en que las cargas positivas y las cargas negativas son empujadas hacia lados distintos del conductor debido a la fuerza del campo magnético.
Cuando el campo magnético es perpendicular a la corriente eléctrica, aparece una fuerza magnética perpendicular a la dirección de las cargas (ley de la fuerza de Lorentz) que provoca que las cargas positivas se muevan hacia un lado del conductor y las cargas negativas hacia el lado opuesto del conductor.
En consecuencia, se genera un campo eléctrico en el interior del conductor. Al separar las cargas positivas y negativas, aparece una diferencia de potencial eléctrico, llamada voltaje Hall, que provoca un campo eléctrico dentro del conductor eléctrico. Este campo eléctrico generado, llamado campo Hall, es perpendicular al movimiento de las cargas y al campo magnético.
El efecto Hall fue descubierto por el físico americano Edwin Herbert Hall en el año 1879.
Fórmula del efecto Hall
Una vez hemos visto la definición del efecto Hall, vamos a deducir la fórmula que nos permitirá calcular el voltaje de Hall.
Cuando las cargas positivas y negativas se separan debido al efecto Hall, aparece una diferencia de potencial y por tanto un campo eléctrico. De modo que las cargas se irán separando hasta que la fuerza eléctrica generada por el campo eléctrico sea equivalente a la fuerza magnética que provoca la separación.
Sustituimos la expresión de la fórmula de la fuerza magnética y de la fórmula de la fuerza eléctrica en la ecuación:
La carga eléctrica aparece en los dos lados de la ecuación, así que se puede simplificar:
Un campo eléctrico uniforme es igual al voltaje entre sus extremos partido por la distancia entre las cargas:
Ahora solo nos queda despejar el voltaje de Hall de la ecuación para obtener la fórmula del efecto Hall:
Donde:
es el voltaje Hall, expresado en voltios (V).
es la velocidad de las cargas, expresada en metros partido por segundos (m/s).
es la intensidad del campo magnético, expresada en teslas (T).
es la distancia entre los extremos del conductor, expresada en metros.
Sensor de efecto Hall
El sensor de efecto Hall, también llamado sensor Hall o sonda Hall, es un dispositivo que utiliza el efecto Hall para medir un campo magnético o una corriente eléctrica.
El funcionamiento del sensor de efecto Hall es simple: el dispositivo crea un voltaje proporcional al producto de la fuerza del campo magnético y de la intensidad de la corriente. Por lo tanto, si se conoce el campo magnético se puede conocer el valor de la corriente, y viceversa, si se conoce la corriente se puede determinar el valor de la fuerza magnética.
Asimismo, el sensor de efecto Hall también tiene otros usos, por ejemplo, si se conocen tanto la fuerza del campo magnético como la intensidad de la corriente, se puede utilizar el sensor Hall como detector de metales.
Aplicaciones del efecto Hall
En ingeniería, se utiliza el fenómeno del efecto Hall en diversas aplicaciones, a continuación te mostramos algunas de ellas:
- Sensores de posición y velocidad: en la industria automotriz se utilizan dispositivos basados en el efecto Hall para medir la posición y la velocidad del cigüeñal, la leva, la rueda y el árbol de transmisión. También se utilizan en sistemas de control de motores eléctricos y en la navegación de vehículos.
- Sensores de corriente: los sensores basados en el efecto Hall pueden medir corrientes eléctricas de manera no invasiva. Se utilizan en aplicaciones como la monitorización del consumo eléctrico, el control de procesos industriales y la protección de sistemas eléctricos.
- Interruptores de proximidad: los interruptores de proximidad basados en el efecto Hall se utilizan para detectar la presencia o ausencia de objetos metálicos. Son comunes en aplicaciones industriales y en sistemas de seguridad.
- Brújulas electrónicas: las brújulas electrónicas utilizan sensores de efecto Hall para detectar el campo magnético terrestre y determinar la orientación. Se utilizan en dispositivos de navegación, teléfonos inteligentes, relojes deportivos y otros dispositivos electrónicos portátiles.
- Medidores de flujo magnético: en aplicaciones industriales, se utilizan medidores de flujo magnético basados en el efecto Hall para medir el flujo de líquidos conductores que contienen partículas magnéticas.
