亥姆霍兹线圈原理及应用介绍

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根据线圈的形状,亥姆霍兹线圈可分为圆形亥姆霍兹线圈和方形亥姆霍兹线圈。根据磁场方向,亥姆霍兹线圈可分为一维亥姆霍兹线圈、二维亥姆霍兹线圈和三维亥姆霍兹线圈。根据线圈电流的性质,亥姆霍兹线圈可分为直流亥姆霍兹线圈和交流亥姆霍兹线圈。

亥姆霍兹线圈,面积均匀,空间开阔,操作方便,可产生高达数百高斯磁场的极微弱磁场;可实现一维、二维、三维磁场组合,可提供与线圈电流成比例的交流磁场或直流磁场;其内部空间可搭配合适的非磁性支撑平台,方便用户放置被测仪器或实验设备,非常适合科研院所、大专院校、企业做材料磁性或测试实验,应用于材料、电子、生物、医学、航空航天、化学、应用物理等学科。

 

亥姆霍兹线圈有什么特别之处?
亥姆霍兹线圈是一种在小区域内产生均匀磁场的装置。由于亥姆霍兹线圈的开放性,其他仪器可以很容易地插入或移除,并且可以直接目视观察,所以它经常用于物理实验设备中。

特点:空间开阔,使用方便;磁场与供电电流之间存在良好的线性关系。磁场空间有较宽的均匀区域;适用于制造1D、2D和3D空间组合磁场。

 

亥姆霍兹线圈有什么用途?
亥姆霍兹线圈是由一对或多对线圈组成的线圈组合,线圈匝数相同,线圈绕制方法相同,线圈半径等于线圈间距。在工业、国防、科学研究中需要测量磁场,测量磁场的方法有很多,如冲击电流计法、霍尔效应法、核磁共振法、平衡法、电磁感应法等。

亥姆霍兹线圈是一种在小区域内产生均匀磁场的装置。由于海姆霍兹线圈是开放式的,可以方便地放置或取出其他仪器,并且可以直接进行目视观察,因此是物理实验中常用的装置。

 

主要应用:

产生标准磁场(磁场发生器)

地球磁场的偏移和补偿;

地磁环境模拟;

磁屏蔽效果的测定;

电磁干扰模拟实验;

霍尔探头和各种磁力计的校准;

手机磁罗盘算法校准;

研究生物磁场和物质的磁性。

 

亥姆霍兹线圈的原理是什么?
亥姆霍兹线圈产生磁场的理论是基于 BIOt-Savart 定律,适用于计算稳定电流产生的磁场。该电流是电荷通过导线的连续流动。流量不随时间变化。电荷不会在任何地方累积或消失。

一对轴向距离等于线圈半径的线圈构成亥姆霍兹线圈。当线圈串联并通过稳定的直流电时,可以在线圈的中心区域产生相对均匀的轴向磁场。相反,也可以测量放置在亥姆霍兹线圈内的永磁体的参数。

 

为什么我们在亥姆霍兹中使用 2 个线圈?
我们先来看看带电圆的磁场分布。根据Biot-Savart定律,可以通过积分运算得到;磁场为 B= U *R2*I/2[R2+X2][3/2] 在圆心上方且垂直于线圈平面的轴上,其中 I 是电流,R 是半径圆,u 是常数。亥姆霍兹线圈是两个相互平行并连接的同轴圆形线圈。亥姆霍兹线圈的磁场分布是两个通电圆的磁场叠加。根据两个圆之间的半径和距离,叠加会产生不同的结果。在两个线圈之外,逐渐减小,但在两个线圈之间,可以是中间最弱的,可以是中间最强的,也可以是均匀磁场。

 

亥姆霍兹线圈的匝数是多少?
亥姆霍兹线圈系统典型案例,三维亥姆霍兹线圈详细技术参数:

1、线圈采用电木、铝材、PVC作为线圈骨架材料

2、X线圈:绕线直径1.0,物理直径约140mm,线圈匝数为616,线圈电阻约12.35ohm,线圈电阻150GS

3、Y线圈:绕线直径1.0,物理直径235mm,线圈匝数1024,线圈电阻约34.8欧,2A对应150Gs

4、Z线圈:绕线直径1.2,物理直径约380mm,线圈匝数1672,线圈电阻约62欧,2A对应150Gs

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