霍尔在微波炉中的应用和量子霍尔效应的详细资料说明

　　微波炉是运用食物在微波场中吸收微波能量而使自身加热的烹饪器具。简略来说，当微波辐射到食物上时，食物自身的水分子取向随微波场而变化。跟着水分子的运动以及和相邻分子的相互作用而发生冲突现象，然后水温升高，食物的温度自然而然就上升了。

　　微波炉主要由腔体部件、微波传输体系、结构支撑部件、电器控制体系、门体部件、连锁维护体系及电器部件组成的。

　　当微波炉运作时，炉内继续加热，温度继续升高，电器部件中的电扇电机开端工作进行散热或强制冷却，运用电磁感应原理，常运用双极锁存霍尔感应组件来作为同步侦测设备，控制一组电路，切换绕组通电次序，发生旋转磁场，完成电子换相的功用。常用霍尔元件

　　霍尔效应是指，如果将条形导体置入与其表面垂直的磁场，并在长度方向通过电流时，导体内的电荷将在洛伦兹力的作用下偏向导体的某条长边，继而在导体内部宽度方向上产生（霍尔）电压的现象。下方的示意图非常清晰的表现了霍尔效应的产生原理。

　　最初，自由电子在未通电的导体内部做不规则的杂乱运动。

　　当在两端外接电源导线，形成回路后，电流从导体流过，导体内电子做沿着长度方向的漂移运动。

　　此时再加入磁场后，电子受到洛伦兹力作用，发生偏转，偏转的结果将使得大量电子堆积于导体一侧，这些堆积的电子将产生纵向电压。

　　最终，纵向电压向电子施加的电磁力与磁场形成的洛伦磁力将达到平衡，使得后来的电子能顺利通过不会偏移，此时产生的内建电压称为霍尔电压。

　　在发现140余年的时间里，霍尔效应在电力电子，特别是传感器等领域获得了广泛的应用。现代汽车上应用霍尔效应原理制成的霍尔器件包括，汽车速度表及里程表，各种用电负载的电流检测及工作状态诊断，发动机转速及曲轴角度传感器，各种抗干扰开关等等。

　　量子霍尔效应——欢迎进入量子世界！

　　霍尔效应的概念本身还算易于理解，当其与量子理论结合时又将擦出怎样的火花呢？

　　我们知道，当物理学研究对象本身的维度进入到微观领域时，与我们在宏观世界中的日常经验完全迥异的量子理论就将掌控各种物理规律。此时，若干物理量的连续变化将呈现为间断性变化，体现出量子特征。举个不太确切的例子，宏观世界的苹果，有大有小，苹果的大小可以连续变化。而微观世界中的苹果，大小就不是连续变化的了，而是相当于某个基础苹果尺寸的整数倍，不存在其它尺寸的微观苹果。

　　继续量子霍尔效应的话题，高中物理知识告诉我们，在无限大均匀平面磁场中，以垂直磁感线方向入射的初速不为零的电子将做匀速圆周运动。而在经典的霍尔效应导体中，载流电子虽然会在磁场作用下发生偏转，但由于偏转半径很大，尚未完成圆周运动就会堆积在导体一侧。

　　那么，有没有什么条件可以让霍尔效应导体中的载流电子在导体内部完成圆周运动呢？这样的条件还真的存在！在足够低的温度，和非常强的外加磁场下，电子的偏转半径将显著减小，从而可能在导体内部完成圆周运动。

　　此时的导体内部仿佛存在无数个高速转动的“陀螺”。当外加磁场继续增大，电子的回旋半径将进一步缩小，当它小到与电子本身近似的微观水平时，量子效应就产生了！发生量子霍尔效应时，导体内部电子原地圆周运动，而导体边缘电子形成导电通路。

　　我们用霍尔电压与通过电流的比值定义霍尔电阻这个物理量。当外加磁场比较小时，霍尔电阻将随着外加磁场的增加而增加，两者呈现线性关系。当外加磁场继续增加到某一值后，霍尔电阻将维持不变。若外加磁场进一步增加，霍尔电阻将忽然跃上一个新的平台，曲线整体呈现阶梯状。这样不连续的变化趋势，正是量子效应的显著特征。

　　神奇的地方还不止于此，如果我们同时关注该霍尔导体本身的电阻，我们会发现当霍尔电阻位于平台的时候，导体自身的电阻消失了！实际上，此时导体内部的广阔区域中是没有电流通过的，电流只在导体的边缘流动。