什么是亥姆霍茲線圈？

亥姆霍茲線圈是產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的一組線圈之一。

亥姆霍茲線圈是將兩個(gè)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(guò)它們而制成的。它以德國(guó)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(chǎng)或校準(zhǔn)磁場(chǎng)。產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(lái)抵消地球磁場(chǎng)，因?yàn)樗鼈兡軌虍a(chǎn)生均勻的磁場(chǎng)。這是因?yàn)榈厍虼艌?chǎng)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(chǎng)。

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(cè)

• 生成標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)，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(chǎng)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(cè)量

• 物理教育中的教學(xué)工具和演示

• 磁相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備

亥姆霍茲線圈原理

1. 概述

亥姆霍茲線圈由兩個(gè)具有相同匝數(shù)、線類型和半徑的線圈組成。當(dāng)兩個(gè)線圈以等于半徑的距離平行同軸排列時(shí)，線圈之間空間的磁場(chǎng)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(chǎng)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(jì)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(gè)在外側(cè)組合另一個(gè)亥姆霍茲線圈的線圈。通常，軸線以直角對(duì)齊。通過(guò)組合兩軸或三軸線圈，可以合成各軸的磁場(chǎng)，從而可以在二維或三維空間中控制產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)內(nèi)設(shè)置工件的平臺(tái)。還有一些產(chǎn)品通過(guò)使用線圈架作為散熱器來(lái)減少熱量的產(chǎn)生，以及將整個(gè)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(chǎng)上也有售。

亥姆霍茲線圈磁場(chǎng)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(gè)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(guò)它們，則從線圈中心的平分點(diǎn)向線圈靠近時(shí)，磁通密度會(huì)增加。換句話說(shuō)，它不是一個(gè)均勻的磁場(chǎng)。因此，該線圈對(duì)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不是亥姆霍茲線圈。但由于該線圈對(duì)可以作為地磁場(chǎng)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(shè)計(jì)與選擇

• 亥姆霍茲線圈通常是按訂單制作的。在設(shè)計(jì)或選擇產(chǎn)品時(shí)，需要明確以下幾點(diǎn)：對(duì)于線圈較大的設(shè)備，需要提前考慮發(fā)熱以及使用過(guò)程中的安全性。

• 所需均勻磁場(chǎng)、磁場(chǎng)范圍及磁場(chǎng)強(qiáng)度

• 磁場(chǎng)方向（單向或多軸）

• 連續(xù)使用時(shí)間

• 使用的環(huán)境溫度