UFMG – Fundamentos de Eletromagnetismo – P2 – Questão 2a
Uma prova Hall como ilustrada na figura permite descobrir propriedades relacionadas à condução elétrica de materiais.
- Explique detalhadamente como o sinal do potencial medido pelo voltímetro nos permite descobrir o sinal das cargas que conduzem uma corrente elétrica de cima para baixo na figura quando temos um campo magnético uniforme entrando na página
Passo 1
Oi, tudo bem? Essa questão parece complicada, mas vou ajudar você! Eu sei que dizer logo de cara como descobrir o sentido da corrente, e assim o sinal dos portadores de carga, é pouco complicado. Mas vamos começar entendendo o fenômeno, beleza?
Quando um condutor está imerso em um campo magnético, os elétrons – que tem velocidade de deriva (falamos sobre esse movimento lá em corrente elétrica! Se você não lembra, dá uma espiadinha nesse tópico, porque nossa equipe caprichou!) – são desviados e vão se posicionar nas extremidades do condutor
De um lado haverá acúmulo de cargas positivas, enquanto no outro lado, de cargas negativas. E com isso vai surgir um campo elétrico!
Esse é o campo de Hall! E entre as extremidades desse fio vai surgir uma diferença de potencial: a diferença de potencial de Hall
Com essa diferença de potencial, e ligando um voltímetro (aparelho que mede a ddp) podemos determinar o sentido do campo, e o sinal dos portadores de carga
Passo 2
Vamos analisar a situação que o problema nos pede. Seja uma fita metálica de largura imersa em uma região onde existe um campo magnético entrando na página, e uma corrente de cima para baixo :
Os portadores de corrente são elétrons, e, como sabemos, eles se movem com velocidade de deriva no sentido oposto, como mostrado ali em cima
Tudo bem até aqui?
Com o passar do tempo, os elétrons se movem para a direita, e acabam se acumulando na borda direita da fita e deixando cargas positivas não compensadas na borda esquerda
Essa separação de cargas produz um campo elétrico no interior da fita e que aponta para a direita (contrária à força elétrica pois a carga é negativa).
E quando há o equilíbrio a força elétrica equilibra a magnética:
E quando isso acontece, os elétrons de deriva seguem em linha reta para cima (seguem em MRU), já que há o equilíbrio de forças
Passo 3
Além disso, ao campo elétrico nas bordas está associada uma diferença de potencial de Hall, e pode ser calculada assim
Ligando o voltímetro às bordas da fita, podemos medir esta diferença de potencial e assim descobrir em qual das bordas o potencial é maior
Para a situação que o problema sugeriu, observaríamos que o potencial é maior na borda da esquerda (acúmulo de cargas positivas), como seria de se esperar no caso de portadores de carga negativos
Passo 4
Então, aqui vai um resumo prático de como descobrir o sinal dos portadores de carga através do potencial de Hall:
Se as cargas forem negativas, vai surgir um campo orientado para a direita e o potencial maior seria na esquerda:
Se as cargas forem positivas, vai surgir um campo orientado para a esquerda e o potencial maior seria na direita:
Tranquilo? 
Terminamos!
Bora pra próxima?