亥姆霍茲線圈

亥姆霍茲線圈

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亥姆霍茲線圈，是指如果有一對相同的載流圓線圈彼此平行且共軸，通以同方向電流，當線圈間距等於線圈半徑時，兩個載流線圈的總磁場在軸的中點附近的較大範圍內是均勻的。故在生產和科研中有較大的實用價值，也常用於弱磁場的計量標準。這對線圈稱為亥姆霍茲線圈。

目錄

基本信息

中文名； 亥姆霍茲線圈

主要用途； 產生標準磁場

實用價值； 計量標準

實驗儀器； 亥姆霍茲線圈演示儀

概念

如果有一對相同的載流圓線圈彼此平行且共軸，通以同方向電流，當線圈間距等於線圈半徑時，兩個載流線圈的總磁場在軸的中點附近的較大範圍內是均勻的。故在生產和科研中有較大的實用價值，也常用於弱磁場的計量標準。這對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，相同線圈繞制方式，線圈半徑等於線圈間距的兩個線圈組成的。亥姆霍茲線圈一般用來產生指定體積比較大、均勻度比較高，但磁場值比較弱的磁場。用戶可以利用這個磁場來完成各種實驗，亥姆霍茲線圈可根據不同的應用產生靜態DC或AC磁場。其主要應用：地球磁場的抵消、判定磁屏蔽效應、電子設備的磁化係數、磁通門計和航海設備的校準、生物磁場的研究及與磁通計配合使用檢測永磁體特性。

特點

亥姆霍茲線圈是用兩個半徑和匝數完全相同的線圈，將其同軸排列並令間距等於半徑，串接而成的線圈。用它可以產生極微弱的磁場直至數百Gs的磁場，可用於地球磁場的抵消補償、檢測永磁體特性等。

◆ 主要特點

空間開闊，使用方便 ；

磁場與供電電流有很好的線性關係；

使用磁場空間有很寬的均勻區 ；

適於製造一維、二維和三維空間組合磁場；

◆ 主要用途

產生標準磁場；

霍爾探頭和各種磁強計的定標 ；

地磁場的補償 ；

磁屏蔽效果的判定 ；

空間輻射磁場的測量和排除 ；

物質磁特性的研究；

生物磁性的研究；

實驗

【實驗目的】：

1.觀察亥姆霍茲線圈中間磁場的均勻性，驗證磁場疊加原理。

2.了解一種得到均勻磁場的實驗室方法。

【實驗儀器】：亥姆霍茲線圈演示儀

【實驗原理】：

亥姆霍茲線圈是由兩個相同的線圈同軸放置，其中心間距等於線圈的半徑。將兩個線圈通以同向電流時，磁場疊加增強，並在一定區域形成近似均勻的磁場；通以反向電流時，則疊加使磁場減弱，以至出現磁場為零的區域。

給霍爾元件通以恆定電流時，它在磁場中會感應出霍爾電壓，霍爾電壓的高低與霍爾元件所在處的磁感應強度成正比，因而可以用霍耳元件測量磁場。本實驗中電子屏顯示的就是放大後霍爾電壓的數值，它的變化規律與所在處磁場的變化規律一致。

【實驗步驟】：

1.打開數碼顯示屏後面板的開關，先對LED顯示屏調零；

2.打開穩壓電源（已調好），同方向閉合兩電鍵（使兩線圈通以相同方向電流），轉動小手柄，使位於線圈軸線上的霍爾元件由導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後的分布。 （顯示屏示數由小變大，中間一段基本不變，最後又由大變小）；

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

4.斷開一個線圈的電流，重複3的操作，? 觀察一個載流圓線圈磁場的分布。（顯示屏示數由小變大，又由大變小）；

5.實驗結束，打開電鍵，關閉顯示屏和線圈電源。

【注意事項】：

1.在線圈沒有接通時，將顯示器調零；

2.轉動手柄時需緩慢；

3.線圈通電電流不能過大，時間不能太長，以免燒毀線圈；

4.線圈通電時，不要觸及電鍵，以確保安全。