EFECTO HALL

UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTÓNOMA DE MÉXICO
COLEGIO DE CIENCIAS
Y HUMANIDADES
PLANTEL ORIENTE
PONENCIA:
“APLICACIONES DE LOS NUEVOS MATERIALES:
EL USO DE LOS SENSORES DE EFECTO HALL
PARA DETECTAR LA POLARIDAD MAGNÉTICA”
PRESENTADA POR: PROF. YURI POSADAS
VELÁZQUEZ
ASIGNATURA, APRENDIZAJE Y TEMA QUE APOYA
Asignatura: Física II.
Tema: 3.3 (Aplicaciones de la física contemporánea). “Nuevas
tecnologías y nuevos materiales” (los láseres, la fibra óptica, los
superconductores, etc).
Aprendizaje: Conocer nuevos materiales y tecnologías y sus
aplicaciones: láser, superconductores, fibra óptica, nanotecnología,
etc).
INTRODUCCIÓN
Si bien es cierto que existen métodos para detectar la polaridad de los
materiales que presentan propiedades magnéticas, en ocasiones no
es muy fácil de realizar para objetos con forma irregular; piénsese en
una roca de magnetita en la cual necesitáramos ubicar los polos norte
y sur de su campo magnético.
En esta ponencia se propone un experimento para detectar la
polaridad magnética tanto de imanes de formas regulares como de
otros materiales amorfos con esta propiedad. Para lo anterior,
usaremos un sensor de efecto Hall, un transistor amplificador, un LED,
dos resistores y una batería.
Este experimento ha sido aplicado por el autor en sus grupos, a
veces como identificación de los polos de un imán cuando se estudian
los campos magnéticos (unidad 2 de Física II), o bien, para que el
alumno conozca nuevos materiales y tecnologías (unidad 3, idem).
SUGERENCIA DE ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Apertura
1. Recordar los conceptos de imán, campo magnético, etc. estudiados
en el tema 2.4 (“Fenómenos electromagnéticos”) de la segunda unidad
de Física II.
2. Discutir con los alumnos cuántas formas conocen para determinar la
polaridad de un imán y si existen otras usando las nuevas tecnologías.
3. Comentar brevemente el efecto Hall y su aplicación en el problema
del punto anterior. Así mismo, describir cualitativamente la función de
un transistor como amplificador.
4. Expresar la utilidad de conocer el polo norte o el sur en un material,
así como algunas aplicaciones (relevadores, cerraduras electrónicas,
controles electrónicos para mantener o alterar la polaridad, etc).
Desarrollo
5. Realización de la actividad experimental (vid. Infla).
6. Investigación, exposición de cátedra o lectura para entender los
principios básicos del efecto Hall y sus aplicaciones –además de la
estudiada– en otros fenómenos.
Cierre
7. Establecer en qué consiste el efecto Hall
8. Explicar cómo se identifican los polos de un imán con base en dicho
efecto.
9. Discutir otras posibilidades de este experimento con o sin
modificaciones.
APLICACIONES DE LOS NUEVOS MATERIALES:
EL USO DE LOS SENSORES DE EFECTO HALL
PARA DETECTAR LA POLARIDAD MAGNÉTICA.
Objetivo: construir un detector de polaridad magnético empleando un
sensor de efecto Hall.
Aprendizajes que apoya: investigación sobre nuevas tecnologías y
nuevos materiales.
Material y equipo
• Dos imanes de cualquier tipo (de barra, de herradura, de bocina,
etc)
• una tableta de experimentación electrónica (protoboard)
• un LED de 5 mm, visible, de cualquier color
• un par de caimanes
• una batería de 6 volts
• dos resistores: uno de 1 kΩ y otro de 10 kΩ
• un transistor 2N3094 o equivalente
• un sensor de efecto Hall modelo OHN 3075u, 115ua-c o
equivalente
• alambre para realizar las conexiones en la tableta
Procedimiento
1. El sensor de efecto Hall en un encapsulado modelo TO-92a
posee la siguiente disposición de terminales (figura 1):
Desde el lado plano o impreso del
sensor, y de izquierda a derecha,
la terminal 1 corresponde a la
alimentación positiva del voltaje, la
segunda a la conexión de tierra y,
finalmente, la tercera es la salida
del sensor.
OHN
3075U
1=+
2 = TIERRA
3 = SALIDA
El sensor de efecto Hall detecta la
presencia
de
los
campos
magnéticos, de manera que nos
permitirá construir un sensor de
polaridad magnética.
2. Arma el circuito mostrado en la figura 2. Si tienes problemas para
interpretar el diagrama, usa como guía la figura 3.
3. Une los dos imanes y acerca el polo norte a la cara plana –o donde
se encuentran los datos impresos- del sensor Hall.
¿Qué sucede con el LED?
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¿A qué se debe el comportamiento anterior?
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4. Ahora acerca el polo sur del imán al sensor de efecto Hall.
¿Qué sucede con el LED?
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¿A qué se debe el comportamiento anterior?
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Realiza una investigación sobre el efecto Hall y escribe un resumen en
los siguientes renglones.
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5. Apoyado en la investigación anterior, explica porqué al acercar el
polo de un imán el LED se encendió y porqué, al acercar el polo
contrario, el LED permaneció apagado.
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Para investigar
1. ¿Cuándo fue descubierto el efecto Hall? Menciona las principales
aplicaciones tecnológicas de este efecto.
2. ¿Qué otras aplicaciones se te ocurren para el detector de polaridad
que construiste?
3. ¿Cuántos tipos de sensores Hall existen? ¿Qué tipo de sensor se
requiere para construir un medidor de la intensidad del campo
magnético?
CONCLUSIONES
El uso de nuevos materiales –como los sensores de efecto Hall– para
ilustrar una aplicación tecnológica (detectar la polaridad de los campos
magnéticos), puede resultar interesante y didáctico para el alumno
desde muchos puntos de vista.
En primer lugar, es una muestra de la aplicación de la tecnología
derivada de la física contemporánea. En este caso, no es
indispensable profundizar sobre el efecto Hall y la función del
transistor, pues el nivel de la propuesta es el de ilustración de un
fenómeno.
Ahora bien, si se desea profundizar en el efecto Hall, entonces esta
propuesta solamente sirve como un disparador para dar soporte
fenomenológico a una investigación más detallada de dicho efecto.
En segundo lugar, la propuesta no sólo promueve conocimientos,
sino también habilidades (construcción del circuito, interpretación del
diagrama, comparación entre éste y el modelo pictórico, etc) y
actitudes (verificación de la utilidad práctica de los nuevos materiales).
Por último, es importante destacar que el nivel de profundidad lo
determina el docente, ya que la propuesta descrita líneas arriba puede
servir desde simple ilustración de un fenómeno hasta plantear un
problema cognitivo para investigar el efecto Hall con mayor detalle.