Mise en évidence, sur les conducteurs ioniques, d'un effet magnétoélectrique semblable à l'effet Hall

HAL Id: jpa-00205879

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00205879

Submitted on 1 Jan 1964

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Mise en évidence, sur les conducteurs ioniques, d’un effet magnétoélectrique semblable à l’effet Hall

Denise Laforgue-Kantzer

To cite this version:

Denise Laforgue-Kantzer. Mise en évidence, sur les conducteurs ioniques, d’un effet magnétoélectrique

semblable à l’effet Hall. Journal de Physique, 1964, 25 (8-9), pp.840-842. �10.1051/jphys:01964002508-

9084000�. �jpa-00205879�

840.

MISE EN ÉVIDENCE, ^SUR LES CONDUCTEURS IONIQUES,

D’UN EFFET MAGNÉTOÉLECTRIQUE SEMBLABLE A L’EFFET HALL Par Mme DENISE LAFORGUE-KANTZER,

Laboratoire de Physique Propédeutique M. G. P. de la Faculté des Sciences de Lyon. (1)

Résumé.

On montre la possibilité théorique d’un effet magnétoélectrique observable sur les solutions électrolytiques. ^{Cet effet est mis en évidence et mesuré. Il} conduit à confirmer l’hypo-

thèse d’une conductibilité partiellement protonique.

Abstract.

The theorical possibility ^{of a} magnetoelectric ^effect observable on electrolytic

solutions is shown : this effect is brought forward and measured. It leads to confirming ^the hypo-

thesis of a partially protonic conductibility.

LZ JOURNAL DE PHYSIQUE ^TOME 25, AOUT-SEPTEMBRE 1964.

La th6orie 616mentaire de Feifet Hall, [1], [2] ^ne pr6juge pas de la nature des porteurs ^de charge :

Une induction magn6tique ^{B cree sur une} particule

de charge e, ^{anim6e d’une vitesse v dans un} champ 6]ectrique E, ^{une force}

tendant a d6placer ^ce porteur. ^Un champ ^elec- trique E’, antagoniste ^au deplacement prend ^nais-

.

sance :

S’illexiste dans un element de volume unite un

nombre quelconque n ^de porteurs ^de charge ^iden- tiques, ^{er6ant un courant}

l’induction magn6tique agit ^sur chaque porteur ; 1’effet global peut ^etre exprime par

ou ou

Si l’induction-magnetique ^est perpendiculaire ^au champ 6lectrique applique, ^{la valeur} numérique ^du champ ^{E’ est donn6e} par la relation :

E’ 1

Le rapport R = IB = ne ^{est appele constante de}

Hall. Dans le cas général

et on r définit ^{en outre un} « angle ^{de Hall )) 0.}

Le r6sultat est généralisable ^{a un nombre} quel-

conque d’espèces i ^de porteurs ^de charges [2] :

Si B et vi sont perpendiculaires :

Si la somme alg6brique des vitesses est nulle,

1’effet global ^{est nul. Par contre} si l’une des esp6ces

est douee d’une mobilite tres diff6rente des autres, 1’effet pourra ^etre important.

Or on sait que les ions électrolytiques poss6dent

des mobilites du mPme ordre de grandeur ^{mais non} 6gales ^entre elles. Dans la mesure ou il est 16gitime

d’assimiler un ion en solution a une charge ^mobile libre, ^on peut a priori esp6rer ^{mettre en evidence}

un effet magnétoélectrique ^{du non} plus ^{aux elec-}

trons de conduction (ou ^aux trous) ^{comme c’est lie}

cas pour les m6taux ^et les semi-conducteurs mais

aux ions d’une solution électrolytique. ^{Il est bien}

connu que ^« l’ion hydrogene ^» pr6sente ^{en solution}

une mobilite 5 fois superieure ^{a la mobilite}

moyenne des anions min6raux, ^c’est pourquoi ^nous

avons essay6 ^{cette mise en evidence sur des solu-}

tions aqueuses d’acides min6raux de differentes concentrations. Ce choix pr6sente ^{en outre 1’avan-} tage que, dans ^une telle solution, l’ion ^{H + est le}

seul ion positif.

Enfin l’ordre de grandeur de 1’effet permettra ^de

savoir si tous les ions sont « normaux » ou si cer- tains ions en tres petit ^{nombre sont actives} [4], [5], [6], [7], [10] ^{et animes d’une} grande ^vitesse [8].

Dispositif experimental ^et mesures. - La des-

cription complete ^du dispositif ainsi que I’etude

syst6matique des conditions de mesure et de la

precision ^font l’objet ^{d’une autre} publication [3].

Les cellules utilis6es ^{sont en} _{verre ;} elles pr6-

sentent dans la partie utile la forme de tubes de section rectangulaire, d’épaisseur d ⁼ 0,2 cm, ^ou

0,3 cm, selon les cellules, ^{et de} largeur 1 ^{= 2} cm,

qui peuvent ^Ptre introduits dans 1’entrefer d’un électro-aimant. Le courant 6lectrique ^maintenu

constant est amene aux extrémités de la cellule,

hors du champ magn6tique, par des electrodes de

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01964002508-9084000

841

platine. ^{Deux sondes de} platine ^{soud6es en face}

l’une de 1’autre dans la paroi ^{de la cellule} per- mettent de mesurer la difference de potentiel V,

cr66e par 1’action de l’induction magn6tique ^dans

une direction perpendiculaire ^{au courant I et à}

l’induction B ( fcg. 1).

FIG. 1.

Sch6ma d’une cellule (partie utile). ^ab

^d

0,2 ^cm

ou 0,3 ^{cm selon la} cellule ; S1 s2 = l

2 cm.

A

anode ; ^C

cathode ; si, s.

sondes ;

B

induction magnetique.

Résultats.

Cette différence de potentiel ^Vest proportionnelle ^a l’intensit6 B de l’induction ma-

gn6tique ^{et a} la densite de courant I. Elle change

de signe ^{avec le courant et} ]’induction (fig. 2). ^Son

signe ^montre que dans tpus les ^cas observés 1’effet est du a des charges positives (ou ^{au moins a un}

exc6s de charges positives).

FIG. 2.

En fonction de la concentration, ^{on observe une}

relation approximativement ^lin6aire qu’on peut

écrire sous la forme

avec pour 1’acide sulfurique ^{a = - 4} (c. g.7s.) (Le symbole ^{PH ale sens habituel.)}

FIG. 3.

Tout se passe donc ^comme si les ions H + 6taient

en premiere approximation ^seuls responsables ^de

1’effet observe. Toutefois, ^{comme on} pouvait s’y attendre, l’ordre de grandeur ^{trouv6 ne} correspond

pas a la valeur Rt qui ^{serait calcul6e} pour R ^à partir des mobilites des tables. On trouve

Cet 6cart confirme l’hypothèse ^selon laquelle ^lPs

solutions acides présentent ^une conductibilité _par tiellement protonique [4], [5], [6], [7]. Cette inter-

pr6tation ^fera l’objet ^{d’une autre} publication [3].

Elle conduit [10] ^{a une} energie d’activation _pour le proton ^de 0,28 ^eV. Erdey-Gruz, ^{Kugler et}

Reich [5] ^ont trouve pour HCI dans des melanges

eau-m6thanol 0,13 ^a 0,20 eV ; Erdey-Gruz, ^Kugler

et Hidv6gi [6] pour HCI ^en milieu glycol-eau 0,13

a 0,29 eV ; ^{et Brenet et Perrault} [7] pour 1’eau pure : 0,26 ^{eV a 25°.}

Ainsi paraissent confirmées a la fois 1’existence d’un ^« effet Hall _)), d6jb ^entrevue [8], [9], ^{et nos} hypotheses ^sur le m6canisme de la conductibilité

ionique [10].

M. le Professeur G. Mesnard a bien vou-

lu s’intéresser a ces recherches et mettre ses

appareils ^{a ma} disposition ^{dans son} Laboratoire

d’ .lectronique ^et Physique ^{du Solide} de la Faculte des Sciences de Lyon. J e 1’en remercie tres vive- ment ainsi que de ^ses nombreux conseils et de ses

fructueuses discussions.

Manuscrit requ le ¹¹ mai 1964.

842

BIBLIOGRAPHIE

[1] Voir par exemple : ^{AIGRAIN (P.) et ENGLERT} (F.),

Les semi-conducteurs, Dunod, ^1958.

[2] ^PUTLEY (E. H.), ^{The Hall} effect and related phenomena, Butterworths, ^1960.

[3] LAFORGUE-KANTZER (D.), Communication Société

Physique, Lyon, ^{6 décembre 1963 et à} paraître ^aux

Electrochimica Acta.

[4] GIERER (A.) ^{et WIRTZ} (K.), ^Ann. Physik, 1949, 6, ^257.

[5] ERDEY-GRUZ (T.), ^KUGLER (E.) ^{et REICH} (A.), ^Acta

chim. Hung, 1958, 13, ^429.

[6] ERDEY-GRUZ (T.), ^KUGLER (E.) ^{et HIDVEGI} (J.),

Acta chim. Hung, 1959, 19, ^363.

[7] ^PERRAULT (G.) ^{et BRENET} (J.), Comptes ^{rendus, 1961} 252,104.

PERRAULT (G.), Comptes rendus, 1961, 252, ^4145.

[8] LAFORGUE-KANTZER (D.), Electrochimica Acta, 1961, 4, XII, ^{n° 30.}

[9] ^EVSEEV (A. M.), ^Zh. Fiz. Khim. SSSR, 1962, 36,1610.

EVSEEV a signalé ^{un effet} magnétoélectrique : ^ses

conditions expérimentales ^ne paraissent pas lui avoir permis ^une interprétation quantitative ^ou qualitative.

[10] LAFORGUE-KANTZER (D.) ^{et MUXART} (M.), ^Electro-

chimica Acta, 1964, 9, ^151.

INFORMATION La Societe Française ^de Photographie ^{et l’Institut}

d’Optique ^ont accept6 d’organiser, ^{en 1965, un} Congres ^de

science photographique. ^{Celui-ci se tiendra a Paris du}

27 septembre ^{au 2 octobre 1965} dans les locaux du Conser- vatoire National des Arts et Metiers.

Cette r6union sera consacr6e a 1’etude des divers pro- cedes photographiques ^{et des} traitements afférents.

Cinq ^{sections sont} pr6vues :

1re sectzon : Structure, composition ^et constitution des

systèmes photosensibles. Propri6t6s apparentes.

2e sections Sensibilisation spectrale.

3e section : Action de la lumiere. Photolyse. Image

latente.

4e section : D6veloppement ^de l’image ^latente. D6velop-

pement ^{noir et blanc.} Developpement ^couleur. D6velop- pement electrostatique. D6veloppement electrochimique.

Traitements ult6rieurs.

5e section : Structure des images. ^{Pouvoir couvrant.}

Chaque ^section comprendra :

1) ^{deux ou trois} exposes g6n6raux ^{destines a faire le} point ^{de nos} connaissances actuelles ;

2) des communications presentees par les congressistes.

Les langues officielles seront l’anglais, l’allemand et le

français.

Toute demande de renseignements complementaires

devra etre adress6 a : Messieurs les Secr6taires du Congres

de Science photographique, ^Societe française ^{de Photo-}

graphie, ^{9, rue} Montalembert, ^Paris (7e).