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技術(shù)中心 TECHNOLOGY
亥姆霍茲線圈介紹
發(fā)布日期:2021-01-21 瀏覽次數(shù):9695

概念

如果有一對(duì)相同的載流圓線圈彼此平行且共軸,通以同方向電流,當(dāng)線圈間距等于線圈半徑時(shí),兩個(gè)載流線圈的總磁場在軸的中點(diǎn)附近的較大范圍內(nèi)是均勻的。故在生產(chǎn)和科研中有較大的實(shí)用價(jià)值,也常用于弱磁場的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)線圈稱為亥姆霍茲線圈。

     典型的單軸亥姆霍茲線圈是具有相同線圈匝數(shù),相同線圈繞制方式,線圈半徑等于線圈間距的兩個(gè)線圈組成的。亥姆霍茲線圈一般用來產(chǎn)生指定體積比較大、均勻度比較高,但磁場值比較弱的磁場。用戶可以利用這個(gè)磁場來完成各種實(shí)驗(yàn),亥姆霍茲線圈可根據(jù)不同的應(yīng)用產(chǎn)生靜態(tài)DC或AC磁場。其主要應(yīng)用:地球磁場的抵消、判定磁屏蔽效應(yīng)、電子設(shè)備的磁化系數(shù)、磁通門計(jì)和航海設(shè)備的校準(zhǔn)、生物磁場的研究及與磁通計(jì)配合使用檢測永磁體特性。

特點(diǎn)亥姆霍茲線圈是用兩個(gè)半徑和匝數(shù)完全相同的線圈,將其同軸排列并令間距等于半徑,串接而成的線圈。用它可以產(chǎn)生極微弱的磁場直至數(shù)百Gs的磁場,可用于地球磁場的抵消補(bǔ)償、檢測永磁體特性等

◆ 主要特點(diǎn)

空間開闊,使用方便 ;

磁場與供電電流有很好的線性關(guān)系;

使用磁場空間有很寬的均勻區(qū) ;

適于制造一維、二維和三維空間組合磁場;

◆ 主要用途

產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)磁場;

霍爾探頭和各種磁強(qiáng)計(jì)的定標(biāo) ;

地磁場的補(bǔ)償 ;

磁屏蔽效果的判定 ;

空間輻射磁場的測量和排除 ;

物質(zhì)磁特性的研究;

生物磁性的研究;

實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/span>

1.觀察亥姆霍茲線圈中間磁場的均勻性,驗(yàn)證磁場疊加原理。

2.了解一種得到均勻磁場的實(shí)驗(yàn)室方法。

【實(shí)驗(yàn)儀器】:亥姆霍茲線圈演示儀

【實(shí)驗(yàn)原理】

亥姆霍茲線圈是由兩個(gè)相同的線圈同軸放置,其中心間距等于線圈的半徑。將兩個(gè)線圈通以同向電流時(shí),磁場疊加增強(qiáng),并在一定區(qū)域形成近似均勻的磁場;通以反向電流時(shí),則疊加使磁場減弱,以至出現(xiàn)磁場為零的區(qū)域。給霍爾元件通以恒定電流時(shí),它在磁場中會(huì)感應(yīng)出霍爾電壓,霍爾電壓的高低與霍爾元件所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比,因而可以用霍耳元件測量磁場。本實(shí)驗(yàn)中電子屏顯示的就是放大后霍爾電壓的數(shù)值,它的變化規(guī)律與所在處磁場的變化規(guī)律一致。

【實(shí)驗(yàn)步驟】:

1.打開數(shù)碼顯示屏后面板的開關(guān),先對(duì)LED顯示屏調(diào)零;

2.打開穩(wěn)壓電源(已調(diào)好),同方向閉合兩電鍵(使兩線圈通以相同方向電流),轉(zhuǎn)動(dòng)小手柄,使位于線圈軸線上的霍爾元件由導(dǎo)軌的一端緩慢移向另一端,觀察兩同向載流圓線圈磁場合成后的分布。 (顯示屏示數(shù)由小變大,中間一段基本不變,最后又由大變?。?/span>

3.改變其中一個(gè)線圈的電流方向,重復(fù)3的操作,觀察兩反向載流圓線圈磁場合成后的分布。(顯示屏示數(shù)由小變大,由大變小,又由小變大,由大變?。?。把霍耳元件移動(dòng)到兩個(gè)線圈的中部,可找到合磁場為零的位置;

4.斷開一個(gè)線圈的電流,重復(fù)3的操作,? 觀察一個(gè)載流圓線圈磁場的分布。(顯示屏示數(shù)由小變大,又由大變?。?/span>

5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束,打開電鍵,關(guān)閉顯示屏和線圈電源。

注意事項(xiàng)】:

1.在線圈沒有接通時(shí),將顯示器調(diào)零;

2.轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)需緩慢;

3.線圈通電電流不能過大,時(shí)間不能太長,以免燒毀線圈;

4.線圈通電時(shí),不要觸及電鍵,以確保安全。