導線中を流れる電流に対して、垂直に磁場をかけると、電流と磁場の両方に垂直な方向に起電力が生まれます。この現象を ホール効果 といいます。

具体的に、電流Iが流れる直方型の導体を例に考えていきましょう。

電流Iが右向きに流れ、磁束密度Bの一様な磁場が上向きにかかっています。この導体を真上から見てみましょう。

導体を上から見ると、磁場は裏から表に向かう方向となります。電流Iが右向きのとき、導体内部の自由電子は左向きに移動していますね。

電子が磁場の中を移動するとき、 ローレンツ力f がはたらきます。右ねじの法則を用いると、右手の4本指を電流Iの向きから磁束密度Bの向きに回したときの親指の向きがローレンツ力の向きになります。したがって、 ローレンツ力fは下向き にはたらくことが分かります。その 大きさ は、公式より、 f=evB です。

移動する電子に下向きのローレンツ力がはたらくと、左向きに移動していた電子は手前のP側に移動をしますね。つまり、徐々にP側がマイナスに帯電し、反対のQ側がプラスに帯電するのです。

P側がマイナス、Q側がプラスに帯電したことにより、PQ間には 電場E が生まれます。電場Eの向きは Q→Pの向き ですね。 電気量-eの電子が受ける静電気力の大きさはeE となります。

電場Eの値が大きくなればなるほど、静電気力eEは増加し、やがて、 上向きの静電気力eEと下向きのローレンツ力fがつりあう ときがきます。上下の力がつりあったところで、電子は再び移動をはじめます。

このように 電流の流れている導体に垂直に磁場をかける と、 電子の移動によって導体の両側に電位差が生まれる ことを ホール効果 と言います。