霍爾在微波爐中的應用和量子霍爾效應的詳細資料說明

　　微波爐是運用食物在微波場中吸收微波能量而使自身加熱的烹飪器具。簡略來說，當微波輻射到食物上時，食物自身的水分子取向隨微波場而變化。跟著水分子的運動以及和相鄰分子的相互作用而發(fā)生沖突現(xiàn)象，然后水溫升高，食物的溫度自然而然就上升了。

　　微波爐主要由腔體部件、微波傳輸體系、結(jié)構(gòu)支撐部件、電器控制體系、門體部件、連鎖維護體系及電器部件組成的。

　　當微波爐運作時，爐內(nèi)繼續(xù)加熱，溫度繼續(xù)升高，電器部件中的電扇電機開端工作進行散熱或強制冷卻，運用電磁感應原理，常運用雙極鎖存霍爾感應組件來作為同步偵測設備，控制一組電路，切換繞組通電次序，發(fā)生旋轉(zhuǎn)磁場，完成電子換相的功用。常用霍爾元件

　　霍爾效應是指，如果將條形導體置入與其表面垂直的磁場，并在長度方向通過電流時，導體內(nèi)的電荷將在洛倫茲力的作用下偏向?qū)w的某條長邊，繼而在導體內(nèi)部寬度方向上產(chǎn)生（霍爾）電壓的現(xiàn)象。下方的示意圖非常清晰的表現(xiàn)了霍爾效應的產(chǎn)生原理。

　　最初，自由電子在未通電的導體內(nèi)部做不規(guī)則的雜亂運動。

　　當在兩端外接電源導線，形成回路后，電流從導體流過，導體內(nèi)電子做沿著長度方向的漂移運動。

　　此時再加入磁場后，電子受到洛倫茲力作用，發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的結(jié)果將使得大量電子堆積于導體一側(cè)，這些堆積的電子將產(chǎn)生縱向電壓。

　　最終，縱向電壓向電子施加的電磁力與磁場形成的洛倫磁力將達到平衡，使得后來的電子能順利通過不會偏移，此時產(chǎn)生的內(nèi)建電壓稱為霍爾電壓。

　　在發(fā)現(xiàn)140余年的時間里，霍爾效應在電力電子，特別是傳感器等領(lǐng)域獲得了廣泛的應用?，F(xiàn)代汽車上應用霍爾效應原理制成的霍爾器件包括，汽車速度表及里程表，各種用電負載的電流檢測及工作狀態(tài)診斷，發(fā)動機轉(zhuǎn)速及曲軸角度傳感器，各種抗干擾開關(guān)等等。

　　量子霍爾效應——歡迎進入量子世界！

　　霍爾效應的概念本身還算易于理解，當其與量子理論結(jié)合時又將擦出怎樣的火花呢？

　　我們知道，當物理學研究對象本身的維度進入到微觀領(lǐng)域時，與我們在宏觀世界中的日常經(jīng)驗完全迥異的量子理論就將掌控各種物理規(guī)律。此時，若干物理量的連續(xù)變化將呈現(xiàn)為間斷性變化，體現(xiàn)出量子特征。舉個不太確切的例子，宏觀世界的蘋果，有大有小，蘋果的大小可以連續(xù)變化。而微觀世界中的蘋果，大小就不是連續(xù)變化的了，而是相當于某個基礎(chǔ)蘋果尺寸的整數(shù)倍，不存在其它尺寸的微觀蘋果。

　　繼續(xù)量子霍爾效應的話題，高中物理知識告訴我們，在無限大均勻平面磁場中，以垂直磁感線方向入射的初速不為零的電子將做勻速圓周運動。而在經(jīng)典的霍爾效應導體中，載流電子雖然會在磁場作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但由于偏轉(zhuǎn)半徑很大，尚未完成圓周運動就會堆積在導體一側(cè)。

　　那么，有沒有什么條件可以讓霍爾效應導體中的載流電子在導體內(nèi)部完成圓周運動呢？這樣的條件還真的存在！在足夠低的溫度，和非常強的外加磁場下，電子的偏轉(zhuǎn)半徑將顯著減小，從而可能在導體內(nèi)部完成圓周運動。

　　此時的導體內(nèi)部仿佛存在無數(shù)個高速轉(zhuǎn)動的“陀螺”。當外加磁場繼續(xù)增大，電子的回旋半徑將進一步縮小，當它小到與電子本身近似的微觀水平時，量子效應就產(chǎn)生了！發(fā)生量子霍爾效應時，導體內(nèi)部電子原地圓周運動，而導體邊緣電子形成導電通路。

　　我們用霍爾電壓與通過電流的比值定義霍爾電阻這個物理量。當外加磁場比較小時，霍爾電阻將隨著外加磁場的增加而增加，兩者呈現(xiàn)線性關(guān)系。當外加磁場繼續(xù)增加到某一值后，霍爾電阻將維持不變。若外加磁場進一步增加，霍爾電阻將忽然躍上一個新的平臺，曲線整體呈現(xiàn)階梯狀。這樣不連續(xù)的變化趨勢，正是量子效應的顯著特征。

　　神奇的地方還不止于此，如果我們同時關(guān)注該霍爾導體本身的電阻，我們會發(fā)現(xiàn)當霍爾電阻位于平臺的時候，導體自身的電阻消失了！實際上，此時導體內(nèi)部的廣闊區(qū)域中是沒有電流通過的，電流只在導體的邊緣流動。