Sur le phénomène de Hall

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Submitted on 1 Jan 1884

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Sur le phénomène de Hall

A. Leduc

To cite this version:

A. Leduc. Sur le phénomène de Hall. J. Phys. Theor. Appl., 1884, 3 (1), pp.133-139.

�10.1051/jphystap:018840030013301�. �jpa-00238187�

de la lame ^une barre d’acier aimantée, ^{même à} plusieurs ^centimè-

tres de distance, ou encore en approchant jusqu’au ^{contact une} simple aiguille ^à coudre aimantée.

On le produit encore avec des masses de fer doux aimantées seu-

lement par l’induction de la terre. Pour cela on approche ^avant

tout de la lame alternativement les deux extrémités d’une barre de fer doux, ^en plaçant ^{le fer dans une direction} perpendicu-

laire au méridien magnétique, ^et par conséquent ^{la lame dans le} plan ^du méridien, pour reconnaître si le fer n’est pas déjà magné- tique ; puis ^on répète l’épreuve ^{avec la barre} placée ^{dans la direc-}

tion du méridien, ^{et la lame normale à cette direction.}

Enfin il suffit de placer ^{la lame avec son} plan perpendiculaire

au méridien, ^{ou mieux} encore à l’aiguille d’inclinaison, pour que,

en la renversant face pour face, ^on obtienne des déviations per- manentes, dues ^au phénomène ^{de Hall} produit par le magnétisme

terrestre.

On voit donc que, ^si l’on arrive à construire des lames minces de bismuth qui fournissent des indications assez constantes, ^on pourra faire servir ^le phénomène ^{de Hall à donner une mesure}

continue de la composante ^{de la force} magnétique ^{terrestre dans}

une ou plusieurs directions données.

SUR LE PHÉNOMÈNE DE HALL;

PAR M. A. LEDUC (1).

1. Répétition ^des expériences de Hall. - Je collai ^sur ébonite

avec de l’’eau légèrement gommée ^{une feuille d’or} transparente, d’une part, et, d’autre part, ^{une feuille} d’argent ayant ^une épais-

seur d’environ omm, 0002. ^{Chacune avait} om, 09 ^de long ^{et Om, 02}

de large. ^Les électrodes, placées ^comme l’indique ^M. Hall, y ^étaient

fixées par ^une forte pression. ^{La feuille} métallique, placée ^entre

les pôles ^d’un électro-aimant de Faraday, ^{était traversée} par le

(’ ) Voir Journal de Physique, ²⁶ série, ^t. II, p. 5og.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018840030013301

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courant d’un scul élément Daniell, ^{de manière à éviter} l’échauffe-

mcnt que produit infailliblement ^un fort courant.

Les électrodes parasites conduisaient à ^un galvanomètre ^à faible résistance. L’aiguille ^{de celui-ci, amenée} sensiblement au

zéro, ^revenait exactement, au même point après plusieurs expé-

riences.

En aniinant l’électro-ain1ant _par 12 éléments Bunsen, j’obtins

une déviation permanente ^de 9- ^{avec l’or et} de 44° avec l’argent. ^Je

J11’arrêtai donc plus particulièrement ^{sur ce} dernier métal.

Je mesurai d’abord directement _{par la} méthode d’opposition ^la

différence de potentiel que prennent les électrodes parasites ^dans

le champ magnétique; ^{elle ne} dépassait pas dans ^les conditions ci-dessus 1 10000 ^{de volt.}

Les crreurs d’expérience ^{dans de} pareilles ^{mesures devaient} jouer ^un grand ^rôle; pour augmenter ^les quantités à mesurer, je pris ^{une feuille} d’argent ^{de 0111,06 de} large ^traversée par ^{le cou-}

rant d’un élément Bunsen. J’obtins par le renversement du cou- rant dans l’électro-aimant une différence de potentiel ^de ovolt,0017;

mais le métal et l’ébonite même s’échaufl’aient considérablement

et la différence de potentiel ^{en deux} points donnés variait par ^ce fait tout autant que ^sous l’influence de l’aimantation.

Pour me rendre compte ^{de cette} variation, j’amenai ^{d’abord le} galvanomètre ^{au zéro et} je laissai passer le courant dans la lame;

au bout d’un quart d’heure, l’aiguille ^du galvanomètre s’était dé-

placée ^{de 60° ; il} suffisait pour la ramener vers le zéro de déter- miner un courant d’air dans le voisinage ^{de la latme.}

Dans les expériences ^{de Hall et,} plus récemment, ^{de M.} Righi,

cette cause d’erreur n’a pas ^été élimine"e, quoique ^{la lame fut tra-}

versée par ^{le courant de} plusieurs éléments Bunsen. D’autres

erreurs proviennent ^{de la méthode} galvanométrique, ^et principale-

ment de ce que les résistances des contacts sont considérables,

mal connues et variables ; ^{il en} résulte que les ^mesures des dé- viations ne peuvent être absolument comparables.

2. Lois dit phénoiîîèize.

^{Pour obvier à ces} inconvénients,

j’ai toujours opéré par la méthodes d’opposition ^et remplacé ^le

galvanomètre par ^un électromètre capillaire ^{très sensible, et} j’ai

immergé ^{dans une cuve} pleine ^d’eau pure, la ^lame métallique

collée ^sur ébonite ou sur verre au moyen d’un vernis approprié.

On peut ainsi rendre à peu près invariable ou fâire varier à volonté la température ^{de la lame.}

3. Expériences ^sur le bismuth.

D’après ^M. Righi (1) le pbé-

nomène de Hall est 64oo ^fois plus ^intense dans le bismuth que dans l’or.

Un alliage ^à poids égaux ^{de bismuth et de} plomb ^{amené à} l’épaisseur ^de omm, 05 ^ne m’a rien donné.

Je ^me procurai ^{donc une} lame de bismuth pur, ^{usée à} la meule

et très mince, ^au moyen de laquelle j’ai pu faire des ^mesures bien concordantes. Cette lame rectangulaire, ^sans appendices, ^{a om,03}

Fig.

de large ^{et om, 5 de} long; ^les électrodes _y sont fixées comme le

représente la Ji 3’. ^1.

La différence de potentiel que prennent les électrodes parasites

dans le champ magnétique dépend : ^1° de l’intensité du courant

qui ^{traverse la lame; 2" de la} température; ^3" de l’intensité ma-

gnétique moyenne dans l’espace qu’elle ^{occupe dans le} champ.

10 Dans une série d’expériences, ^{la lame de bismuth} plongée

dans l’eau à température ^constante (15°) gardait ^une position ^fixe

dans le champ magnéiiqiie, qui demeurait lui-même sensiblement constant; elle ^{était traversée} par ^{un courant} variable de oamp) ³³

(1) Voir Journal de Physique, ²⁶ série, ^t. 11, p. 512 ^et ci-dessus p. f27.

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à 9amp. La diflérence de potentiel des électrodes parasites ^est

demeurée proportionnelle ^{à cette intensité} à -1 ^centième près,

ainsi qu’il ^{résulte de l’extrait} ci-joint ^{d’une de mes} expériences :

C, intensité du courant dans l’électro-aimant ; 1, ^{intensité du courant dans la} lame ;

E, différence de potentiel ^des électrodes parasites.

2° Dans plusieurs ^séries d’expériences ^la température ^{du bain}

ou plonge ^{la lame a varié de 12° à} 57°. La différence de potentiel

Fig.

observée a diminué de lo3ÕGoo ^à oôôo ^{de sa valeur à 0°} par degré ^C.

(moyenne 39 10000. ^{Or la} résistance du bismuth diminue aussi de io()00

de sa valeur par degré. ^{Il en résulte} que ^la différence de potentiel

latérale dépend ^{de la chute de} potentiel ^le long ^{de la lame et non}

de l’intensité du courant qui ^la traverse, contrairement ^à l’opinion

de M. Hall.

La ligne équipotentielle passant par les électrodes parasites ^s’est

inclinée d’un certain angle ^{en même} temps que les lignes ^{de force,}

dont on petit représenter ^la nouvelle distribution par lafig. ^2.

3° Enfin j’ai ^fait varier seul le couran t qui ^{traverse l’électro-}

aimant. Après ^{avoir tracé} la courbe qui représente ^{la diiérence}

de potentiel produite (E) ^en fonction de l’intensité de ce courant,

j’ai ^mesuré l’intensité magnétique moyenne (M) ^{dans la} région qu’occupe ^{la lame,} par l’induction sur un toron de même dimen- sion que celle-ci, ^{tournant de 1800 dans le} champ. ^La différence de

potentiel ^est proportionnelle ^à l’intensité magnétique ainsi définie tant que ^{le courant} qui ^animc l’électro-aimant ne dépasse pas 7amp.

A partir ^{de cette valeur le} phénomène ^{de Hall} augmente ^un peu moins vite que l’intensité magnétique. A ^{12amp l’écart est d’envi-}

ron 7 pour ^{i oo,} ainsi qu’il ^{résulte des nombres et} des courbes ci- dessous (M ^{est mesuré en} unités arbitraires : dans la fig. ^{3, les}

abscisses sont comptées ^en ampères ; les ordonnées ont été ohte- Fig. ^3.

nues en multipliant par deux coefficients convenables les nombres des Tableaux). ^Je compte employer ultérieurement des courants

plus ^intenses.

p

138

4. Expériences ^sur l’cit-gent.

^Le phénomène ^est plus ^diffi-

cile à étudier sur l’argent, ^{et les} quantités ^{à mesurer a5 fois} plus

faibles que dans les expériences précédentes, quoique ^{la lame em-} ployée ^{soit bien} plus mince que la lame de bismuth. J’ai cependant

pu ^constater que ^le phénomène ^{de Hall} diminue dans ce métal de

4 1000 à sûôo ^{de sa} valeur par degré centigrade. ^{Or la} résistance de

l’argent augmente ^{avec la} température. ^La déviation des lignes équipotentielles dépend ^{donc de la} température, ^tandis qu’elle ^en

est sensiblement indépendante pour le bismuth.

3. Conclusions. -- En résumé, ^nous devons considérer le phé-

nomène comme dû à l’hétérotropie que prend ^le métal dans le

champ magnétique ^{et non à une} pression que subirait le ^courant dans la lame comme l’indiquait ^M. Hall. La formule donnée par ^ce dernier pour représenter ^le phénomène ^{ne saurait} être conservée.

Si l’intensité magnétique ^ne dépasse pas ^une certaine valeur, ^on peut ^écrire

dans laquelle ^{K et nz sont des} constantes dépendant ^{du métal em-} ployé ; ^M l’intensité magnétique, e l’épaisseur ^{de la lame, t la} température ^{et n} le coefficient de variation de la résistance spéci- fique ^{du métal} ( ).

La déviation de la ligne équipotentielle ^{AB et des} lignes ^de

force aux points ^{ou elles la} coupent peut ^se représenter par la formule plus simple

a == k M (I - mt),

et pour le bismuth

3= k 1B1,

le étant la déviation pr oduite ^{en un} point ^où l’intensité magné-

(1) ^{Pour le} bismuth, ^{n2 est très} petit ^et

négatif, pour l’argent : ^m

o,oo8

à 0,009 ^et pour l’un ^et l’autre m - r

0,004 sensiblement.

tique ^est égale ^{à i, à la} température ^{o°; ce} coefficient pourra servir à caractériser le métal.

On peut ^{assimiler la déviation des} libnes ^{de force à} celle que subit la lumière tombant normalement sur une substance biré-

fringente.

Dans cette hypothèse, ^{les axes} d’élasticité du milieu conduc- teur, variables avec l’intensité magnétique, varieraient aussi avec

la température ^dans l’argent, ^tandis qu’ils ^{en seraient à} peu près indépendants ^dans le bismuth.

Quoique ^les propriétés ^des alliages puissent différer entièrement de cèlles des métaux qui ^les composent, ^{il me} paraît ressortir de

l’expérience négative ^sur l’alliage de bismuth et plomb que ^l’état cristallin du métal doit être pris ^en grande considération aussi bien

qu’en ^ce qui ^{concerne le} diamagnétisme. ^{Je me} propose d’étudier incessamment son influence.

SUR L’AMALGAMATION DU PLATINE, DE L’ALUMINIUM ET DU FER;

PAR M. KROUCHKOLL.

Au cours d’expériences qui ^{ne sont} pas ^encore terminées , j’ai

eu à plonger ^{dans du mercure deux} plaques ^de platine ^{dont l’une}

avait été préalablement nettoyée ^avec de l’acide azotique ^bouillant

et portée plusieurs ^{fois au} blanc; pour l’autre ^on n’avait pas pris

de soins particuliers. ^{J’ai été} frappé de voir que la plaque ^bien nettoyée ^{s’était très fortement} amalgamée (on aurait dit une lanie

d’étain) pendant que la voisine était restée intacte. Pour m’assurer que l’amalgamation ^{était due à la} pureté ^{de la surface du métal} immergé, j’ai nettoyé ^{les deux} plaques ^{avec le même soin et} je ^les

ai plongées ^{dans du mercure très} pur. Toutes deux se sont amal-

gamées. ^{Il est donc} incontestable que ^le platine ^bien pur s’amal- game. Comme j’avais ^à rechercher un métal qui ^ne pût pas s’amal-

gamer, j’ai été amené à faire des essais avec l’aluminium et le fer.

1. L’aluminium rendu très propre ^{à l’air et} plongé ^ensuite

dans du mercure ne s’amalgame pas; inais, ^{si l’on a soin de bien}

gratter ^{sa surface avec un canif et} qu’immédiatement après ^{et en}