أسرار التيارات المتقاطعة - تأثير القاعة

في نهاية القرن الماضي ، اكتشف طالب الفيزياء الأمريكي الشاب إدوين هول اكتشافًا كتب اسمه في كتب الفيزياء. أجرى تجربة بسيطة "للطلاب" - درس انتشار التيار في صفيحة معدنية رفيعة موضوعة بين أقطاب المغناطيس الكهربائي القوي. يخضع طلاب جميع الجامعات للممارسة المختبرية ، حيث يتم تعليمهم بأمثلة بسيطة مهارة التجربة. لذلك كان هذا الوقت. لم يكن من الممكن أن يتخيل الطالب المتواضع أن تجربته البسيطة ستؤدي إلى سلسلة من البحوث ، والتي سيتميز بعضها بالجائزة العلمية الأكثر تشريفًا - جائزة نوبل.

يتكون الجهاز الذي عملت به هال من دائرتين كهربائيتين مرتبتين بالعرض - هكذا يربطان مربعات من الحلوى بشريط. اختلفت السلاسل في أن إحداها تحتوي على بطارية كهربائية والتيار المنبعث منها مر على طول اللوحة ، والآخر مستعرض ، ولم يكن لديه مصادر حالية ووصل حواف اللوح ببساطة.

كما هو متوقع ، في حالة إيقاف تشغيل المغناطيس الكهربائي ، سجلت الأدوات التدفق الحالي فقط على طول اللوحة - في الدائرة مع البطارية - وغيابها في الدائرة العرضية "الفارغة". لا عجب. ومع ذلك ، بمجرد تشغيل المغناطيس الكهربائي ، في الدائرة المستعرضة ، كما لو كان من لا شيء ، ظهر تيار كهربائي من تلقاء نفسه. كان الأمر ممتعًا ، لكن لم يكن هناك معجزة هنا - تم العثور على تفسير سريع جدًا. تتأثر الإلكترونات التي تتحرك في سلسلة طولية بقوة لورنتز ، المعروفة جيدًا من الكتاب المدرسي المدرسي ، والتي تنحرف الإلكترونات في الاتجاه العرضي ، والتي تولد تيارًا صغيرًا في السلسلة العرضية - كل شيء بسيط.

على مدار أكثر من نصف قرن ، ظلت هذه الظاهرة في طي النسيان في ظل العلوم الفيزيائية. حفرت في المحفوظات من قبل المتخصصين في الإلكترونيات الدقيقة. في البداية اتضح أنه إذا تم استبدال أدوات القياس الخشنة في وقت القاعة بأخرى حديثة ، فإن الظاهرة التي اكتشفها يمكن أن تستخدم لحساب عدد الجسيمات المشحونة التي تولد حركتها تيارًا كهربائيًا ، وهو أمر مهم جدًا لمصممي الترانزستورات منخفضة الضوضاء وغيرها من الأجهزة الإلكترونية الدقيقة للغاية التي تعمل بضعف شديد التيارات والمجالات المغناطيسية.

 

تمت دراسة تأثير هول بعناية ، ولم يدخر أي جهد لتحسين الدقة. المركز العشري الثالث والرابع والخامس على موازين أدوات القياس ... وهنا ، من المدهش ، للوهلة الأولى ، بدأت الظواهر المذهلة ببساطة في الظهور.

تم الحصول على النتيجة المذهلة الأولى قبل عشرين عامًا ، في نهاية السبعينيات ، في تجارب مع دوائر أشباه الموصلات في مجال مغناطيسي قوي في درجات حرارة منخفضة للغاية ، على بعد بضع درجات فقط من "الصفر المطلق" - 273 درجة مئوية ، عندما تتجمد المادة بدرجة كبيرة وقف ، كل الحركات الجزيئية تجميد. لذلك ، إذا كانت درجات الحرارة العادية قريبة من درجة حرارة الغرفة ، تزداد المقاومة الكهربائية في الدائرة مع "تيار القاعة" تدريجياً مع زيادة المجال المغنطيسي ، ثم يتغير تدريجياً لسبب ما بالقرب من درجة حرارة الصفر - كما لو كان المسار السلس الذي تتحرك به الجسيمات الحالية ، استبدال فجأة من قبل معبدة الرصيف المطبات العميقة. يتم استبدال المنحنيات الملساء التي كتبتها المسجلات بشكل متقطع بـ "سلم" ، حيث كان ارتفاع الخطوات مساويًا لبعض الثابت مقسومًا على أعداد صحيحة n = 1 ، 2 ، 3 ، وهكذا.

وما هو أكثر إثارة للدهشة - في كل مرحلة تنخفض المقاومة في الدائرة الطولية الحالية إلى الصفر ، أي بالنسبة للتيار الطولي تصبح المادة موصلًا فائقًا - تتدحرج الإلكترونات دون أي مقاومة ، ولكن في المفاصل ، عند الانتقال من مرحلة إلى أخرى ، تنتقل المقاومة بشكل حاد. يختفي على الفور.بدا كل هذا وكأنه نوع من الارتباك - كما يقولون ، تم خلط كل شيء في منزل Oblonsky!

كيف نفسر هذا السلوك الغريب للتيارات المتقاطعة؟ لماذا يتصرفون بطرق مختلفة تمامًا؟ لقد تبين أن الديناميكا الكهربائية عاجزة أمام هذا اللغز ... لقد اعتدنا على حقيقة أن الظواهر الغامضة تحدث في تجارب معقدة مع جسيمات أولية أو في أعماق الفضاء عندما يتعلق الأمر بالثقوب السوداء ، وتنفجر المجرات وغيرها من الأشياء التي تدهش خيالنا ، وهنا مجرد تجارب مع المقاومة والتيارات. على طول وعبر المنطقة المجهزة و - عليك!

V. Barashenkov ، E. Kapustsik

Comments

[#1]

إنها مفيدة للغاية ومثيرة للاهتمام ، لم أكن أعرف أن هناك بعض الأماكن المظلمة في كهربائي ، بالنسبة لي يبدو أن كل شيء تم رفع السرية عنها ودراستها ، اتضح لا. ومع ذلك ، نحن بعيدون كل البعد عن الفهم الكامل للظواهر الطبيعية ، وتخيلنا أنفسنا لأننا نتحكم في مصيرها. موقع مفيد جدا ، وأنا أقرأ لك بانتظام.

[#2 أوليغ]

ولكن هل هو تأثير قاعة الكم)