Hallsches Phänomen

[662] Hallsches Phänomen, nach ihrem Entdecker E. H. Hall in Baltimore benannte Erscheinung. Auf eine Glasplatte ist ein äußerst dünnes rechteckiges Goldblatt M geklebt, durch das mittels aufgelegter Messingstreifen A, B ein galvanischer Strom S geleitet wird. Die Stromlinien, längs der sich die Elektrizität in dem Goldblatt fortbewegt, sind alsdann den Langseiten des Rechtecks parallele gerade Linien; quer durch die Platte findet keine Elektrizitätsbewegung statt, denn jede zu den Stromlinien Senkrechte ist eine Linie gleichen elektrischen Potentials (äquipotentiale Linie, s. Elektrisches Potential), längs der kein Potentialunterschied oder, was dasselbe ist, keine elektromotorische Kraft vorhanden ist.

Hallsches Phänomen.

Verbindet man daher die einander gerade gegenüberliegenden Randpunkte a und b durch Drähte mit einem Galvanometer G, so zeigt dieses keinen Strom an. Bringt man nun die Glasplatte so zwischen die flachen Pole eines starken Elektromagnets, daß die Verbindungslinie der Pole und folglich auch die mit ihr parallelen Kraftlinien des gleichförmigen Magnetfeldes zu der Ebene des Goldblattes senkrecht stehen, so zeigt das Galvanometer einen dauernden Strom s (Hallscher Strom) an, dessen Richtung sowohl bei Umkehrung des Stromes S als auch bei Umkehrung der Magnetisierung in die entgegengesetzte übergeht. Die Gerade a b ist demnach jetzt nicht mehr Äquipotentiallinie, und man müßte die Drahtenden a und b der Galvanometerleitung bez. nach a´ und b´ verschieben, damit das Galvanometer stromlos werde. Die Äquipotentiallinien im Goldblatt sind demnach durch die Wirkung des Magnetismus aus der Lage a b in die Lage a´ b´ gedreht worden, und mit ihnen haben sich die Stromlinien, die jetzt senkrecht zu a´ b´ verlaufen, um denselben Winkel gedreht. Diese Drehung erfolgt beim Gold entgegengesetzt der (in der Figur durch einen Pfeil angedeuteten) Richtung der Ströme, durch die sich nach Ampères Theorie der Magnetismus erklärt. In demselben Sinne wie beim Gold erfolgt die Drehung bei Silber, Platin, Nickel etc., im entgegengesetzten Sinne bei Eisen, Kobalt, Antimon etc. Die elektromotorische Kraft des Hallschen Stromes s ist proportional der Stärke des primären Stromes S und der Stärke des Magnetfeldes, umgekehrt proportional der Dicke der Metallplatte und endlich proportional einer für das betreffende Metall charakteristischen konstanten Größe, die »Drehungsvermögen« genannt wird. Diese Größe wird als positiv bezeichnet, wenn die Drehung der Äquipotentiallinien im Sinne der Ampèreschen Ströme erfolgt, dagegen negativ bei den übrigen, zu denen das Gold gehört. Bei einer Substanz mit positivem Drehungsvermögen gelangt man demnach von der Eintrittsstelle des primären Stromes S in die Platte zur Eintrittsstelle des Hallschen Stromes s durch eine Bewegung entgegengesetzt der Richtung der Ampèreschen Ströme des Magnets. Bei den meisten Metallen hat das Drehungsvermögen nur kleine Werte; sehr stark ist es bei Wismut (negativ), noch stärker bei Tellur (positiv). Geringe Verunreinigungen haben auf den Rotationskoeffizienten sehr großen Einfluß.