什么是亥姆霍茲線圈？

更新時間：2025-03-05

瀏覽次數(shù)：20

亥姆霍茲線圈是產(chǎn)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(xué)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(zhǔn)磁場。產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度和線圈直徑根據(jù)產(chǎn)品而有所不同，并提供各種各樣的產(chǎn)品。

亥姆霍茲線圈的應(yīng)用

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

它們通常用于工業(yè)領(lǐng)域以及磁學(xué)、材料科學(xué)和生物物理學(xué)等領(lǐng)域的研究目的。典型應(yīng)用包括：

產(chǎn)品、設(shè)備和材料的磁效應(yīng)檢測
生成標(biāo)準(zhǔn)磁場，用于校準(zhǔn)探頭、傳感器、磁力儀、霍爾效應(yīng)傳感器和其他磁場傳感設(shè)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(xué)工具和演示
磁相關(guān)實驗設(shè)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(shù)、線類型和半徑的線圈組成。當(dāng)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(jìn)行推導(dǎo)，但是磁通密度 B 可以根據(jù) 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(dǎo)率）、線圈半徑：R、匝數(shù)：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(cè)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(chǎn)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(chǎn)生的磁場的磁通密度根據(jù)產(chǎn)品的不同而有很大差異，有些產(chǎn)品高達(dá)100μT，而有些產(chǎn)品則在2mT、7mT甚至20mT左右。我們還可提供更大的產(chǎn)品，重量可達(dá) 200 mT。較大的產(chǎn)品的重量可達(dá) 150 公斤或 300 公斤。有些產(chǎn)品配有用于在磁場內(nèi)設(shè)置工件的平臺。還有一些產(chǎn)品通過使用線圈架作為散熱器來減少熱量的產(chǎn)生，以及將整個產(chǎn)品安裝在鋁框架等底座上。

可變亥姆霍茲線圈（可以調(diào)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(chǎn)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(yán)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。