홀 효과 실험 실패

홀 효과를 목격해보고자 실험장치를 구성해 보았습니다.

집에 남아있던 전선들과 네오디뮴 자석, 토로이달 트랜스,  컴퓨터용 파워서플라이에서 떼어낸 쇼트키다이오드 브릿지 칩을 이용했습니다.

테스트 결과 DC 전류가 120A 이상 흘렀으나 홀 효과는 관측되지 않았습니다.

금속에는 전자의 바다 라고 불릴 만큼 많은 자유전자가 존재하는데, 이 때문에 도체 내부에서 전자의 이동속도는 매우 느리게 될 것이라 예상할 수 있습니다.

어림잡아 100A 가 흐른다고 해도 사진에 보이는 구리막대의 한쪽에서 다른쪽으로 전자가 이동하는데 수 분은 걸릴 것으로 추정됩니다.

홀 효과를 관측하려면 캐리어(전자나 정공)가 적게 있는 반도체류로 테스트를 해야 제대로 관측할 수 있을 듯합니다.

홀 효과는 도체에 자기장을 가하면 이동하는 전자가 한쪽으로 밀리게 되어 수직방향으로 전위차가 생기는 현상입니다.

전자가 쏠리는 방향은 플레밍의 왼손법칙을 따르는데, 전자가 받는 힘의 방향은 자기장속에서 전류가 흐르는 도체가 받는 힘의 방향과 같네요. 전자가 쏠리는 방향에서는 (-) 전압이 나타날 것입니다.

어쨌든 결론은, 금속에서는 캐리어(전자)가 아주 많기 때문에 전자의 이동속도가 매우 느려서 홀 효과를 관측하기는 힘들다 입니다.

사진 속의 구리바는 분전함용 부스바 조각인데, 1분 정도 전류를 흘렸더니 매우 뜨거워졌습니다.