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에드윈 홀

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목차

1. 개요

에드윈 홀은 미국의 물리학자이다. 1879년 존스 홉킨스 대학교에서 박사 학위 논문을 연구하던 중, 전류가 흐르는 도체에 수직으로 자기장을 가하면 전류와 자기장 모두에 수직인 방향으로 전압이 발생하는 현상인 홀 효과를 발견했다. 그는 하버드 대학교 물리학 교수를 역임했으며, 1938년 매사추세츠주 케임브리지에서 사망했다. 홀 효과는 자기장 감지에 활용되며, 홀 효과 센서 및 홀 추력기 등 다양한 장치에 적용된다.

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에드윈 홀 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
에드윈 허버트 홀 (1855-1938)
이름에드윈 홀
출생일1855년 11월 7일
출생지미국 메인주 고럼
사망일1938년 11월 20일
사망지미국 매사추세츠주 케임브리지
국적미국
분야물리학
근무지하버드 대학교
모교존스 홉킨스 대학교
보든 대학교
박사 지도 교수헨리 로랜드
알려진 업적홀 효과
기타

2. 생애

에드윈 허버트 홀은 1855년 미국 메인주 고럼에서 태어났다. 1875년 보우도인 칼리지를 졸업하고 존스 홉킨스 대학교에서 대학원 과정을 밟아 1880년 물리학 박사 학위를 받았다.

2. 1. 교육

홀은 메인주 고섬에서 태어났다. 메인 주 브런즈윅에 있는 보우도인 칼리지에서 학부 과정을 마치고 1875년에 졸업했다. 1875년부터 1876년까지 굴드 아카데미의 교장을, 1876년부터 1877년까지 브런즈윅 고등학교의 교장을 역임했다.[1] 존스 홉킨스 대학교에서 대학원 과정을 수학하고 연구를 수행하여 1880년에 철학 박사(Ph.D.) 학위를 받았으며, 그곳에서 중요한 실험들이 수행되었다.

2. 2. 홀 효과 발견

홀 효과는 1879년 헨리 어거스터스 로랜드의 지도 아래 물리학 박사 학위 논문을 연구하던 에드윈 홀이 발견했다.[1] 홀은 유리판 위에 얇은 금박(이후에는 여러 다른 재료도 사용)을 놓고 전류를 흘린 상태에서, 금박에 수직으로 자기장을 가했을 때 전류와 자기장에 수직인 방향으로 전위차(홀 전압)가 발생하는 현상을 발견했다. 생성된 전압과 전류량의 비율을 홀 저항이라고 하며, 이는 홀 소자의 재료 특성이다. 홀의 실험 결과는 1880년 《American Journal of Science》와 《Philosophical Magazine》에 박사 논문으로 발표되었다.[1]

2. 3. 이후 경력

홀은 1895년 하버드 대학교 물리학 교수로 임명되었고, 1914년 존 트로브리지(John Trowbridge)의 뒤를 이어 럼퍼드 물리학 교수(Rumford Professor of Physics)가 되었다.[1] 1919년 보스턴 경찰 파업 당시 홀은 잠시 파업 돌파 경찰관(strikebreaking police officer)으로 자원 봉사했다.[4] 이후 물리학과로 돌아온 홀은 1921년 은퇴했고, 1938년 매사추세츠주 케임브리지에서 사망했다.

3. 홀 효과

1879년 헨리 어거스터스 로랜드의 지도 아래 물리학 박사 논문을 연구하던 에드윈 홀이 홀 효과를 발견했다.[1] 홀의 전자기학 실험은 유리판 위에 얇은 금박(나중에는 여러 다른 재료를 사용)을 놓고 길이 방향의 여러 지점에서 금박을 접지시키는 것을 포함했다. 홀 효과는 전류가 흐르는 얇은 도체 또는 반도체 재료(홀 소자)의 양쪽에 전위차(홀 전압)가 발생하는 현상으로, 홀 소자에 수직으로 인가된 자기장에 의해 생성된다.[1] 1880년 홀의 실험 결과는 미국 과학 저널(American Journal of Science)과 철학 잡지(Philosophical Magazine)에 박사 논문으로 발표되었다.

홀 효과는 홀 소자로 현재 많은 전자 부품에 응용되고 있다. 홀 효과 센서는 홀 효과를 이용하여 자기장을 감지하며, 매년 수억 개가 판매되고 우주선의 고효율 홀 추력기(Hall-effect thruster)를 포함한 많은 장치에 사용된다.[2]

3. 1. 원리

홀 효과는 전하 운반체(전자 또는 정공)가 자기장 속에서 로런츠 힘을 받아 이동 경로가 휘어지면서 발생한다. 이로 인해 전하 운반체가 도체의 한쪽에 축적되어 전위차가 생기는데, 이 전위차를 홀 전압이라고 한다. 홀 전압은 통전 전류 및 자기장의 세기(자속 밀도)에 비례하며, 비례 상수는 홀 정수 또는 홀 계수라고 한다. 홀 정수는 물질의 종류, 온도 등에 따라 결정된다. 생성된 전압과 전류량의 비율을 홀 저항이라고 하며, 이는 홀 소자의 재료 특성이다.[1]

3. 2. 양자 홀 효과

강한 자기장과 저온의 실험 조건에서는 홀 저항이 양자화된 양자 홀 효과가 관찰된다. 현재는 전기 저항의 공식적인 표준을 양자 홀 효과로 정하고 있다.[3]

4. 응용

홀 효과는 다양한 분야에서 활용되고 있다.

4. 1. 홀 소자

홀 효과를 이용한 홀 소자는 자기장, 전류, 위치 등을 측정하는 센서로 널리 사용된다. 홀 소자는 홀 효과를 이용하여 자기장을 감지하며, 매년 수억 개가 판매되고 우주선의 고효율 홀 추력기를 포함한 많은 장치에 사용된다.[2] 자동차, 스마트폰, 컴퓨터 등 다양한 전자기기에 활용된다.

4. 2. 홀 추력기

홀 효과는 우주선의 고효율 추진 시스템인 홀 추력기에도 사용된다.[2] 홀 추력기는 이온화된 제논 가스를 자기장으로 가속하여 추진력을 얻는 방식이다.

5. 저서


홀은 철과 니켈의 열전도성, 열전 효과 이론, 금속 내 열전 효과의 불균질성 등에 대한 다양한 원저 논문을 남겼다.[4]

참조

[1] 서적 Biographical Memoir of Edwin Herbert Hall https://docs.google.[...] National Academy of Sciences
[2] 웹사이트 How the Hall Effect Still Reverberates - IEEE Spectrum https://spectrum.iee[...] 2023-12-28
[3] 간행물 Integer Quantum Hall Effect https://www.scienced[...] Elsevier 2023-12-28
[4] 뉴스 The Boys in Crimson: Boston's Police Strikebreakers https://www.thecrims[...] Harvard University 2023-04-10
[5] 서적 Biographical Memoir of Edwin Herbert Hall https://docs.google.[...] National Academy of Sciences


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