什么是霍尔效应？霍尔效应与磁场有关

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霍尔效应与磁场有关。
如果有一个长方形的铁片，如果你把这个铁片放在磁场里，让磁场与这个铁片垂直，然后呢，你在长方形的南北方向通上直流电，然后呢？你会发现，在长方形的东西方向居然出现了一个电压——这个额外多出来的电压就是磁场引起的，叫做霍尔电压。这个现象，就叫做霍尔效应。
通过霍尔效应，我们可以测出磁场的大小。
因为霍尔电压是与磁场的强度成正比的。
所以，目前市场上有很多测量磁场强度的磁强计，就是利用霍尔效应的原理做出来的。
霍尔效应是一个经典的物理学效应，与量子力学没有什么关系。本质上，这就是因为带电粒子在磁场中发生了偏转，所以才可以在前面说到的长方形铁片的东西方向产生出一个霍尔电压。这没有什么奇怪的，只要学过高中物理的同学，都可以理解这个霍尔电压的来历。
霍尔电压一般不大，为什么？因为我们生活中的磁场都不强，所以用这个霍尔效应来检测磁场强度的时候，往往要设计一些放大电路，才可以测量到。
另外，霍尔效应后来在量子力学中也被借鉴。所谓的量子霍尔效应还是得诺贝尔物理奖的，分数量子霍尔效应也是得诺贝尔物理奖的。这个量子的东西听起来很神秘很高深，其实从物理现象上来说，它们也是出现了霍尔电压，只不过在实验现象上，这个霍尔电压是台阶状的，就好像楼梯一样。
霍尔效应是指给样品加一个纵向的电场（x轴方向）和一个沿竖直方向的磁场（z轴方向），我们会在横向得到一个电场（y方向）。对应的电压叫做霍尔电压。如图1所示。
根据霍尔效应我们可以得到材料体系的一些物理量，比如载流子类型、载流子迁移率、载流子浓度等等。

图1. 霍尔效应示意图
背景基础
由电场力等于洛伦兹力，我们可以得到 qEy = qvB
因此，纵向电流
I = nSqv = nwtqv = nSqE_y/B
对应的电流密度J_x = I/S = nqE_y/B
我们可以定义霍尔系数
R_H = E_y*j_xB = 1/nq
实验测量
在实验上，我们最先得到的是霍尔电压V_H ( 即Vy )，进一步便可以得到霍尔电阻率和霍尔系数，进而得到样品的载流子浓度。
霍尔效应之外
经典的霍尔效应可以让我们获得一些关于材料性质的物理量。霍尔本人在当年发现了霍尔效应之后不久，便发现了铁磁性材料的反常霍尔效应，这种效应中观察到的霍尔电压要比正常霍尔效应大的多。
近一个世纪之后，人们又发现了量子世界中的霍尔效应，即量子霍尔效应。我国科学家薛其坤老师又在2013年发现了反常量子霍尔效应。除此之外，还有热霍尔效应，自旋霍尔效应等等许多。直到现在，关于不同霍尔效应的研究还是科研中的热点。可以说，霍尔效应的研究在某种程度上见证了近现代物理学或者说新型材料物理的发展。
霍尔效应的应用
霍尔效应在生活中也有很多的应用，我们可以利用霍尔效应做成各种传感器或者各种功能性器件，例如磁场探测器、磁流体发电、电磁无损探伤、汽车的点火系统等等。