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霍尔效应的本质是:固体材料中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。大量的研究揭示:参加材料导电过程的不带负电的电子，还有带正电的空穴。
当磁体在固定间隙处来回移动时，感应磁场将发生变化。当元素接近北时，该场将为负，当元素接近南时，该磁场将为正。这些传感器也称为接近传感器，用于定位。下图显示了四个数字输出双传感器，它们被拧入铝制外壳并由安装在杆上的一个磁铁驱动。当磁铁在可接受的尺寸范围内移动时，这些传感器会产生信号。从参考表面开始，这些信号代表测量的距离。这种类型的布置也称为多位置感测，此类应用的佳示例是检测照片处理设备的各种镜头位置。
其中B是磁通量密度，v是电子的速度，q是电子电荷。在上图中，正式由于其中磁场使电荷的运动偏转。将扁平导电条放置在磁场中，并将导电条的左右两侧的附加触点连接到电压表。导电条的下端和上端连接到电源，由于磁通量的存在，移动的电子在偏转力的作用下向带的右侧移动。这导致右侧比左侧更负，因此存在电位差。该电压称为霍尔电压，其大小和方向取决于电流和磁场的大小和方向。霍尔电压为计算公式为: