Comprobación practica del efecto Hall.


No voy a explicar aquí en profundidad en que consiste el efecto Hall, hay montones de paginas en Internet para todos los niveles de profundidad. Tan solo recordar que si a través de una lamina conductora que esta inmersa en un campo magnético hacemos circular una corriente entre los puntos 1 y 2, aparece una diferencia de potencial entre los puntos a y b proporcional al campo magnético.



En el comercio hay componentes muy baratos que son sensibles al campo magnético y se basan en el efecto Hall. Sin embargo si empleamos uno de esos componentes encapsulados en DIL16 o TO220 que además del sensor llevan con seguridad un amplificador integrado, nos quedamos muy lejos del fenómeno Hall. Por eso este experimento quiere llegas mas abajo, a construir un sencillo dispositivo en el cual se manifieste el efecto Hall.


Hay materiales, como los semiconductores, en los que el efecto Hall es mas patente, y otros materiales fácilmente accesible como el Bismuto que también presentan un notable efecto Hall.




Nuestro sensor Hall, como se puede ver en la foto anterior, consiste en una laminilla de bismuto de 2,5 x 7 mm y 0,1 mm de espesor aproximadamente. Para manejar mejor la plaquita la hemos dispuesto encima de una tira de circuito impreso perforada, a través de cuyos orificios sacamos la conexiones.

A dicha plaquita se han soldado cuatro hilos de cobre, operación bastante delicada ya que se requiere que el circuito sea lo mas simétrico posible.



Si disponemos de una fuente de alimentación limitada en corriente, fijamos una tensión de 3 voltios y cortocircuitando los cable la limitamos a 1 amperios. En el sensor que yo construí la diferencia de potencial que caía en la plaquita de bismuto al circular un amperio era de 65 mV.


Ahora colocamos un voltímetro entre los terminales Va y Vb. Si nuestra construcción fuese perfecta la tensión entre estos puntos sin la presencia de campo magnético seria nula. La realidad es que nunca esta conexiones son perfectas y por lo tanto hay un voltaje de OFFSET. Cuanto menor sea este voltaje mejor construido estará nuestro sensor Hall.

La plaquita de la fotografía, presentaba un ofset Va- Vb= 0,00341 voltios, aproximadamente un 5% del los 65 V de caida. Un sensor bastante bueno.




Al aproximar un imán de neodimio con el norte hacia la plaquita el ofset cambió a 0,00396 o sea hubo una variación del ofset de 0,00055, 0,55 mV. Al repetir la prueba con el sur hacia el sensor el voltaje fue de 0,00285 V, hubo una variación de -0,00056 V.


Como puede suponerse, al ser los voltajes tan pequeños y las variaciones producidas por el efecto hall son del orden de décimas de voltios no resultan convenientes los polímetros tradicionales. Por ello es conveniente realizar un sencillo amplificador que además suprima el ofset.


El esquema anterior representa un sencillo amplificador por 100 con cualquier operacional que tenga ajuste de ofset y admita bajas tensiones de alimentación. Por simplicidad se alimenta a +- 4,5 V a partir de una pila de 9 voltios. En caso de no disponer de una fuente de laboratorio se puede emplear una pila gruesa de 1,5 V conectándole en serie una resistencia de 1,2 V. Para alargar la vida de la batería podemos subir esta resistencia a 6 ohmios. De esta manera por el dispositivo hall circularan 0,3 amperios por lo que el voltaje hall sera proporcionalmente mas bajo. El potenciómetro RV1 deberá ser de 10 vueltas para un ajuste del cero mas preciso.


Con un poco de cuidado podemos convertir este experimente en una forma de construir un gausimetro. No hay problema si construimos la sonda suficientemente fiable y pequeña para poderla introducir en el entre hierro de los imanes y si además la calibramos. Como dato orientativo, la sonda por mi fabricada con el amplificador propuesto daría aproximadamente un milivoltio por 100 Gauss. Una sensibilidad mas bien baja pero adecuada para los fuertes imanes de neodimio. Para se4nsibilidades mayores hay en el mercado sensores hall muccho mas sensibles y suficientemente baratos.


Como se consigue la plaquita de bismuto.


Como se ha dicho al principio, el sensor hall es una plaquita de bismuto de 2,5 x 7 mm u 0,2 mm de espesor. Cuando me propuse conseguirla lo primero que se me ocurrió fue martillear un trozo de bismuto, que evidentemente resulto pulverizado. Tras unos instantes de desconcierto se me ocurrió la idea feliz recordando lo que pasa con las gotas de estaño que se caen del soldador. Coloque un cristal limpio en el suelo y a 1,2 m de altura mediante un soplete caliente el borde de un trozo de bismuto que se fundió parcialmente. Las gotas de bismuto al caer y estrellarse contra el cristal se aplanaban suficientemente en circulo de un par de cm de diámetro. Después bastaba con cortarlas al tamaño adecuado con unas tijeras. El espesor de las gotas esta entre 02 y 0,1 mm. Cuando se dejan caer alrededor de un metro.

Gracias al rapido enfriamiento de estas gotas los cristales de bismuto no son muy grandes, asi que la lamina conserva una buena maleabilidad.





Profesor Frank de Copenhague