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什么是亥姆霍茲線圈?

更新時間:2025-03-05      瀏覽次數:79

亥姆霍茲線圈是產生均勻磁場的一組線圈之一。

亥姆霍茲線圈是將兩個相同的圓形線圈平行放置,以線圈半徑為間隔,位于同一中心軸上,并以相同的方向和大小通過它們而制成的。它以德國物理學家赫爾曼·馮·亥姆霍茲的名字命名。

該線圈通常用于抵消地磁場或校準磁場。產生的磁場強度和線圈直徑根據產品而有所不同,并提供各種各樣的產品。

亥姆霍茲線圈的應用

亥姆霍茲線圈經常被用來抵消地球磁場,因為它們能夠產生均勻的磁場。這是因為地球磁場在局部可以被認為是單向的,而亥姆霍茲線圈也產生單向的磁場。

它們通常用于工業領域以及磁學、材料科學和生物物理學等領域的研究目的。典型應用包括:

  • 產品、設備和材料的磁效應檢測

  • 生成標準磁場,用于校準探頭、傳感器、磁力儀、霍爾效應傳感器和其他磁場傳感設備

  • 霍爾IC、霍爾元件等磁傳感器的檢查

  • 檢查磁卡等的磁干擾。

  • 磁簧繼電器檢查

  • 磁性材料測量

  • 物理教育中的教學工具和演示

  • 磁相關實驗設備

亥姆霍茲線圈原理

1. 概述

亥姆霍茲線圈由兩個具有相同匝數、線類型和半徑的線圈組成。當兩個線圈以等于半徑的距離平行同軸排列時,線圈之間空間的磁場具有大致相同的方向和大小。電線使用漆包銅線、空心銅線等材料,卷繞線圈的線軸使用木材、各種合成樹脂、非磁性金屬等材料。電力由外部電源或電池提供,但亥姆霍茲線圈磁場的精度取決于所用電源的精度。

這里我們不進行推導,但是磁通密度 B 可以根據 Biot-Savart 定律計算如下:

B = (4/5) 3/2 μ 0 n I / R
(μ 0 = 4 π ×10 -7 [T?m/A](真空磁導率)、線圈半徑:R、匝數:n、電流:I )

這將是。

2. 多軸亥姆霍茲線圈

多軸亥姆霍茲線圈是一個在外側組合另一個亥姆霍茲線圈的線圈。通常,軸線以直角對齊。通過組合兩軸或三軸線圈,可以合成各軸的磁場,從而可以在二維或三維空間中控制產生的磁場的方向。

亥姆霍茲線圈的類型

1. 概述

有許多不同類型的亥姆霍茲線圈可供選擇。產生的磁場的磁通密度根據產品的不同而有很大差異,有些產品高達100μT,而有些產品則在2mT、7mT甚至20mT左右。我們還可提供更大的產品,重量可達 200 mT。較大的產品的重量可達 150 公斤或 300 公斤。有些產品配有用于在磁場內設置工件的平臺。還有一些產品通過使用線圈架作為散熱器來減少熱量的產生,以及將整個產品安裝在鋁框架等底座上。

可變亥姆霍茲線圈(可以調整線圈間距)以及前面提到的二維和三維多軸亥姆霍茲線圈在市場上也有售。

亥姆霍茲線圈磁場的精度取決于所用電源的精度,因此有些產品自帶電源。

如果兩個方形線圈平行同軸放置,并且有相同方向和大小的電流流過它們,則從線圈中心的平分點向線圈靠近時,磁通密度會增加。換句話說,它不是一個均勻的磁場。因此,該線圈對嚴格來說不是亥姆霍茲線圈。但由于該線圈對可以作為地磁場消除器,就像亥姆霍茲線圈一樣,所以有些廠商稱之為亥姆霍茲線圈。

2. 設計與選擇

  • 亥姆霍茲線圈通常是按訂單制作的。在設計或選擇產品時,需要明確以下幾點:對于線圈較大的設備,需要提前考慮發熱以及使用過程中的安全性。

  • 所需均勻磁場、磁場范圍及磁場強度

  • 磁場方向(單向或多軸)

  • 連續使用時間

  • 使用的環境溫度


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