【高斯摩分享】什么是亥姆霍兹线圈？

亥姆霍兹线圈是产生均匀磁场的一组线圈之一。

亥姆霍兹线圈是将两个相同的圆形线圈平行放置，以线圈半径为间隔，位于同一中心轴上，并以相同的方向和大小通过它们而制成的。它以德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹的名字命名。

该线圈通常用于抵消地磁场或校准磁场。产生的磁场强度和线圈直径根据产品而有所不同，并提供各种各样的产品。

亥姆霍兹线圈的应用

亥姆霍兹线圈经常被用来抵消地球磁场，因为它们能够产生均匀的磁场。这是因为地球磁场在局部可以被认为是单向的，而亥姆霍兹线圈也产生单向的磁场。

它们通常用于工业领域以及磁学、材料科学和生物物理学等领域的研究目的。典型应用包括：

产品、设备和材料的磁效应检测

生成标准磁场，用于校准探头、传感器、磁力仪、霍尔效应传感器和其他磁场传感设备

霍尔IC、霍尔元件等磁传感器的检查

检查磁卡等的磁干扰。

磁簧继电器检查

磁性材料测量

物理教育中的教学工具和演示

磁相关实验设备

亥姆霍兹线圈原理

1. 概述

亥姆霍兹线圈由两个具有相同匝数、线类型和半径的线圈组成。当两个线圈以等于半径的距离平行同轴排列时，线圈之间空间的磁场具有大致相同的方向和大小。电线使用漆包铜线、空心铜线等材料，卷绕线圈的线轴使用木材、各种合成树脂、非磁性金属等材料。电力由外部电源或电池提供，但亥姆霍兹线圈磁场的精度取决于所用电源的精度。

这里我们不进行推导，但是磁通密度 B 可以根据 Biot-Savart 定律计算如下：

B = (4/5) 3/2 μ 0 n I / R

(μ 0 = 4 π ×10 -7 [T・m/A]（真空磁导率）、线圈半径：R、匝数：n、电流：I )

这将是。

2. 多轴亥姆霍兹线圈

多轴亥姆霍兹线圈是一个在外侧组合另一个亥姆霍兹线圈的线圈。通常，轴线以直角对齐。通过组合两轴或三轴线圈，可以合成各轴的磁场，从而可以在二维或三维空间中控制产生的磁场的方向。

亥姆霍兹线圈的类型

1. 概述

有许多不同类型的亥姆霍兹线圈可供选择。产生的磁场的磁通密度根据产品的不同而有很大差异，有些产品高达100μT，而有些产品则在2mT、7mT甚至20mT左右。我们还可提供更大的产品，重量可达 200 mT。较大的产品的重量可达 150 公斤或 300 公斤。有些产品配有用于在磁场内设置工件的平台。还有一些产品通过使用线圈架作为散热器来减少热量的产生，以及将整个产品安装在铝框架等底座上。

可变亥姆霍兹线圈（可以调整线圈间距）以及前面提到的二维和三维多轴亥姆霍兹线圈在市场上也有售。

亥姆霍兹线圈磁场的精度取决于所用电源的精度，因此有些产品自带电源。

如果两个方形线圈平行同轴放置，并且有相同方向和大小的电流流过它们，则从线圈中心的平分点向线圈靠近时，磁通密度会增加。换句话说，它不是一个均匀的磁场。因此，该线圈对严格来说不是亥姆霍兹线圈。但由于该线圈对可以作为地磁场消除器，就像亥姆霍兹线圈一样，所以有些厂商称之为亥姆霍兹线圈。

2. 设计与选择

亥姆霍兹线圈通常是按订单制作的。在设计或选择产品时，需要明确以下几点：对于线圈较大的设备，需要提前考虑发热以及使用过程中的安全性。

所需均匀磁场、磁场范围及磁场强度

磁场方向（单向或多轴）

连续使用时间

使用的环境温度