亥姆霍兹线圈为矩形时两线圈之间磁场分布的分析

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亥姆霍兹线圈磁场分布及其测量

1 亥姆霍兹线圈磁场分布
亥姆霍兹线圈是一对相同的、共轴的、彼此平行的各密绕 N 匝线圈的圆环电流。当
它们的间距正好等于其圆环半径 R 时 ,这种圆形载流线圈称为 Helmhohz 线圈 ,如图 1 所
示。
亥姆霍兹线圈产生磁场的理论根据就是毕奥 —萨伐尔定律 ,即
dB
=
μ0 Id 4π
l ×r
=
4. 3 Gs = 4. 3 ×10 - 4 T
— 35 —
相对误差为
| :
B0 (理论) - B0 (实验) | B0 (实验)
1 = 0. 70 %
由以上计算可知 :实验值和理论值非常吻合。利用“科学工作室”物理实验系统测量
亥姆霍兹线圈磁场的精确度很高 ,而且可以实时、准确显示所测空间任意一点的磁感应强
将光学导轨穿过线圈 ,并在导轨两端用支撑杆将导轨支撑起来。将导轨置于水平位置 ,调整导轨高度直到沿着导轨表面推动磁场传感器探头可以恰好通过线圈的中心。用支架将转动传感器固定在导轨上。剪一条足以从导轨垂到地面的细线。细线的一端拴在磁场传感器的一端 ,另一端穿过转动传感器的中滑轮并系上一个 20 克的重物。将磁场传感器放置在导轨中间 ,调整转动传感器的位置让细线对准其中滑轮。将磁场传感器插在科学工作室 500 的 A 通道。将转动传感器插在 1 ,2 通道。
图 5 亥姆霍兹线圈磁场与其位置的关系曲线
赫姆霍兹线圈中心轴匀强磁场的大小
N = 200 ; R = 10. 5cm = 0. 105m ; I = 250mA = 0. 25A
B0 (理论)
= 8μ0 NI 5 5R
=
8
×4π×10 55
- 7 ×200 ×0. 105

亥姆霍兹线圈的磁场实验报告

亥姆霍兹线圈的磁场实验报告实验目的：观察亥姆霍兹线圈中的磁场分布情况。

实验原理：亥姆霍兹线圈是由两个平行的同轴圆形线圈组成，两个线圈中电流方向相同。

通过改变电流大小和方向，可以控制磁场的强度和方向。

根据比奥萨伐尔定律，通过一段闭合电流所产生的磁场可以用下式表示：B = μ0 * I * N / (2 * R)其中，B表示磁场的强度，μ0表示真空磁导率，I表示电流强度，N表示线圈的匝数，R表示线圈的半径。

实验器材：1. 亥姆霍兹线圈2. 电源3. 电流表4. 磁场传感器5. 连接线实验步骤：1. 将亥姆霍兹线圈的两个线圈放置在水平的平面上，并调整它们的距离，使得两个线圈之间的距离与半径相等。

2. 将磁场传感器放置在线圈中央的位置，并使其与线圈轴线垂直。

3. 连接线圈和电流表，并接通电源。

4. 通过调节电流表上的电流大小和方向，改变电流强度。

5. 使用磁场传感器测量不同位置处的磁场强度，并记录数据。

6. 重复步骤4和5，改变电流强度和方向，记录更多的数据。

实验结果：根据实验数据，绘制电流强度与磁场强度的关系曲线图。

实验讨论：1. 分析实验数据，观察磁场强度与电流强度的关系。

根据比奥萨伐尔定律的公式，验证实验结果是否与理论值吻合。

2. 讨论磁场强度随距离的变化趋势，检验亥姆霍兹线圈中磁场分布的均匀性。

3. 探讨如何通过改变电流强度和方向来控制磁场的强度和方向。

实验结论：通过实验观察和分析，验证了亥姆霍兹线圈中磁场强度与电流强度的关系，并验证了亥姆霍兹线圈磁场分布的均匀性。

同时，通过改变电流强度和方向，可以控制磁场的强度和方向。

亥姆霍兹线圈空间磁场分布特点

亥姆霍兹线圈空间磁场分布特点
亥姆霍兹线圈的空间磁场分布是均匀的，这意味着在两个线圈中间的空间内，磁场强度是均匀分布的。

这一特点使得亥姆霍兹线圈非常适合在实验室中进行磁场相关的实验。

例如，在粒子加速器中，亥姆霍兹线圈可以用来提供一个均匀的磁场，以控制粒子的运动轨迹。

B=μ0*N*I/(2*R)
其中，B是磁场强度，μ0是真空中的磁导率，N是线圈的匝数，I是通过线圈的电流，R是线圈的半径。

这个公式表明，磁场强度与电流和线圈半径成正比，与线圈匝数成正比。

除了磁场强度的均匀性和方向的一致性外，亥姆霍兹线圈的空间磁场分布还有一个重要特点，即磁场的大小是可以调节的。

通过改变线圈中的电流大小或改变线圈的半径，可以调节磁场的强度。

这使得亥姆霍兹线圈非常灵活，并且适用于各种磁场强度要求的实验和应用。

总之，亥姆霍兹线圈的空间磁场分布具有以下几个特点：均匀、方向一致、磁场强度与电流和半径成正比、可调节磁场强度。

这些特点使得亥姆霍兹线圈在科学研究和实验中得到广泛应用，例如粒子加速器、磁共振成像等。

亥姆霍兹线圈测磁场解读课件

本实验的局限性
01
02
03
实验条件限制
本实验在恒定电流条件下进行，未考虑电流变化对磁场的影响。
样本数量有限
实验中使用的亥姆霍兹线圈数量有限，可能影响结果的普遍性。
未考虑其他因素
未考虑线圈材料、温度等因素对磁场的影响。
对未来研究的展望
优化实验设备
未来可以通过改进测量设备，提高实验精度和稳定性。
磁场干扰
外部磁场干扰、地磁影响以及相邻线圈间的磁场耦合可能影响测量精度。
测量表、电压表）的精度限制，可能导致测量结果存在误差。
温度、湿度等环境因素的变化可能影响线圈电阻、磁导率等参数，进而影响测量结果。
减小误差的方法
提高线圈制作工艺
优化线圈几何形状、尺寸和匝数，降低制作工艺误差。
掌握如何使用亥姆霍兹线圈测量磁场，包括实验装置、操作步骤和数据处理方法。
亥姆霍兹线圈简介
亥姆霍兹线圈由两个完全相同的线圈组成，通常采用圆形或矩形线圈，放置在同一直线上。
当电流通过每个线圈时，会在其周围产生磁场。当电流大小和方向相同时，两个线圈产生的磁场在空间中相互叠加，形成一个均匀的磁场区域。
拓展实验范围
可以进一步研究不同条件下（如不同电流、不同材料）亥姆霍兹线圈的磁场特性。
应用领域研究
探索亥姆霍兹线圈在物理学、工程学等领域的应用价值。
THANK YOU
感谢聆听
结果分析与解读
结果分析
分析实验数据，比较不同电流下磁场强度的变化趋势，探究磁场与电流之间的关系。
结果解读
根据实验结果，解读亥姆霍兹线圈的磁场特性，理解磁场与电流的相互作用机制。
04
误差来源与减小方法

亥姆霍兹线圈的应用原理

亥姆霍兹线圈的应用原理1. 什么是亥姆霍兹线圈？亥姆霍兹线圈是一种由两个同轴的、相同半径和相同电流的环形线圈组成的装置。

它由德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹于19世纪中叶发明，用于产生均匀的磁场。

亥姆霍兹线圈的两个线圈之间的间距等于它们的半径，线圈内部的电流方向相同，线圈外部的电流方向相反，以确保在线圈中心产生的磁场均匀。

2. 亥姆霍兹线圈的原理亥姆霍兹线圈的原理基于比奥-萨伐尔定律（Biot-Savart Law）和超议方程（Superposition Principle）。

根据比奥-萨伐尔定律，通过一个导线产生的磁场（B）与电流（I）、导线长度（L）以及观测点与导线距离（r）有关。

超议方程则指出多个导线产生的磁场可以通过矢量的叠加来求和。

亥姆霍兹线圈由两个同轴的线圈组成，每个线圈在其轴线上均匀分布。

当两个线圈上通过相同电流时，由每个线圈产生的磁场强度相等且方向相反，但相互叠加后仍然保持平行并且均匀。

3. 亥姆霍兹线圈的应用领域亥姆霍兹线圈由于其均匀的磁场特性在许多实际应用中得到广泛应用。

以下是几个常见的应用领域：3.1 医学影像设备亥姆霍兹线圈可以用于医学影像设备中的磁共振成像（MRI）系统。

在MRI系统中，亥姆霍兹线圈用于产生一个均匀的磁场，以确保成像结果的准确性和可重复性。

通过调节亥姆霍兹线圈的电流，可以控制生成的磁场的强度。

3.2 磁学实验亥姆霍兹线圈也被广泛应用于磁学实验中。

通过在亥姆霍兹线圈中通电，可以产生一个均匀的磁场，用于实验中对磁性材料的研究。

研究人员可以使用亥姆霍兹线圈提供的均匀磁场来观察和测量样本的磁性行为。

3.3 磁场校准亥姆霍兹线圈还可用于磁场校准。

由于亥姆霍兹线圈能够产生均匀的磁场，因此可以将其用于校准其他磁场传感器或测量设备。

通过将传感器或设备放置在亥姆霍兹线圈的中心区域，可以轻松地进行磁场测量和校准。

3.4 粒子束操控亥姆霍兹线圈在物理实验和粒子物理研究中也发挥着重要作用。

知识总结：亥姆霍兹线圈的磁场分布特点

知识总结：亥姆霍兹线圈的磁场分布特点
一、概述
用磁通计(表)检测永磁体时通常采用“提拉法”，对已充磁样品用扁平线圈进行套磁通这种方法直观而有效，但缺点是对每种不同规格的样品，必须做不同尺寸的线圈，严格来说对非常薄的样品，检测线圈的制备难度也是较大的，费事而低效。

用亥姆霍兹线圈测量磁通，在一定程度上可以解决上述问题，因而近年来国内永磁体生产厂家广泛的采用这种方法对批量产品进行检测。

二、亥姆霍兹测量装置的特点
亥姆霍兹测量装置是一种由一定直径与高度比的两组线圈组成的筒形测量装置。

将样品按充磁方向放入筒内，或从筒内取出，这二种简单的操作都可实现测量。

根据其原理，对被检样品的几何形状没有任何限制，如圆柱形、圆片形、矩形、瓦形等，均能适应(对多对磁极不适用)。

三、亥姆霍兹装置的使用
“亥姆霍兹”线圈为适应多种尺寸规格的产品，因而线圈框架较大，包围的面积也大。

与紧密线圈法相比，在相同的匝常数情况下，亥姆霍兹装置测得的值要低。

但是，在一般批量测量时，其着眼点是判定产品合格与否，对具体值不关注。

例如：对被测磁体的磁通为1320为合格，而在亥姆霍兹线圈中测得815也是无关紧要的，只要将合格品要求的上、下限按新的比例要求降下来即可。

但值得注意的是，由于目前的磁通表大约精度都在0.5%～5%之间，为了发挥表的检测精度，用亥姆霍兹线圈装置测量样品时，必须显示三位或三位以上有效数字，这可以用选择不同的量程档位及改变亥姆霍兹线圈匝数相结和来实现。

赫姆霍兹线圈的空间磁场分布特点

赫姆霍兹线圈的空间磁场分布特点
赫姆霍兹线圈是一种空间磁场储存器，它可以储存和磁场及能量。

在这种线圈中，电流以正弦传播，形成一个非常复杂的空间磁场分布。

一般来说，赫姆霍兹线圈的空间磁场分布状况是这样的：
一般来说，空间磁场在赫姆霍兹线圈的中心分布最密。

越靠近线圈的中心，磁场强度越大。

也就是说，当电流流经线圈时，磁场强度也随着电流流动而变化，得到一个单一的空间磁场分布。

而远离线圈中心一定距离处，空间磁场强度则开始减弱。

由于空间磁场的拉伸和散射，它的分布状况总结来说则是互斥的：越近中心，磁场强度越大；越远中心，磁场强度则越小。

从侧面来说，赫姆霍兹线圈的空间磁场分布构成了一种环形磁场，互斥分布越来越密集，最终构成一个圆环，它的分布形状几乎与线圈形状一致。

总的来说，赫姆霍兹线圈的空间磁场分布的特点是：中心处的磁场最为浓集，一定距离外的磁场则开始减弱，构成一个相对稳定的环形磁场，空间磁场的分布拉伸和散射特征使它的分布不断的变化。

方形亥姆霍兹线圈磁场计算

方形亥姆霍兹线圈磁场计算首先，可以根据安培定理来计算方形亥姆霍兹线圈的磁场强度。

根据安培定理，亥姆霍兹线圈的磁场强度B可以由下式给出：B=μ0*n*I*R^2/(2*(R^2+x^2)^(3/2))其中，μ0是真空中的磁导率，n是线圈的匝数，I是线圈中的电流，R是线圈的半径，而x则表示观察点距离线圈中心点的距离。

接下来，我们可以通过把磁场计算公式代入到具体的计算问题中来进行实际计算。

假设我们要计算方形亥姆霍兹线圈的磁场强度，其中线圈的半径为R=0.1m，电流为I=2A，观察点在x=0.2m的位置，线圈的匝数n=100。

首先，我们需要计算μ0的数值。

真空中的磁导率近似为μ0=4π×10^-7T·m/A。

将这些数值代入到磁场计算公式中，我们可以得到：B=(4π×10^-7T·m/A)*(100)*(2A)*(0.1m)^2/[2*(0.1^2m^2+(0.2m)^2)^(3/2)]对上述公式进行计算，可以得到方形亥姆霍兹线圈的磁场强度B。

需要注意的是，方形亥姆霍兹线圈的磁场强度在其中心位置（x=0）附近达到最大值，随着观察点离开中心位置越远，其磁场强度逐渐减小。

另外，方形亥姆霍兹线圈的磁场形状与其磁场强度相关。

当观察点接近线圈时，磁场形状呈薄弱的"莫比乌斯环"形状；当观察点离线圈较远时，磁场形状随观察点离线圈的距离增加，逐渐变为"椭圆形"。

在一些情况下，方形亥姆霍兹线圈还可以用作产生均匀磁场的装置。

总结起来，方形亥姆霍兹线圈的磁场可以通过公式B=μ0*n*I*R^2/(2*(R^2+x^2)^(3/2))进行计算。

在实际应用中，这个公式可以用来研究方形亥姆霍兹线圈的磁场特性，以及用于设计产生均匀磁场的装置。

亥姆霍兹线圈的磁场分布实验讲义

亥姆霍兹线圈的磁场分布亥姆霍兹线圈是一种制造小范围区域均匀磁场的器件。

由于亥姆霍兹线圈具有开敞性质，很容易地可以将其它仪器置入或移出，也可以直接做视觉观察，所以，是物理实验常使用的器件。

因德国物理学者赫尔曼·冯·亥姆霍兹而命名。

【预习提示】1. 实验中如何保证霍尔传感器中心的高度位于亥姆霍兹线圈的轴线上？2. 实验中如何消除外磁场对测量结果的影响？【实验目的】1. 了解载流线圈轴线上磁场的分布，验证毕奥—莎伐尔定律，并证明磁场叠加原理。

2. 了解亥姆霍兹线圈内的磁场大小和方向分布规律。

【实验原理】1. 载流圆线圈轴线上的磁场对载流圆线圈周围磁场的研究是认识一般载流回路产生磁场的基础。

载流线圈通以直流电流，它的周围将产生一个不随时间变化的稳恒磁场。

按照毕奥—莎伐尔定律，圆电流周围任意一点的磁感应强度为 ⎰⨯=Lr r l Id B 304πμ 可以得到载流圆线圈轴线上的各点的磁感应强度B 的大小为2/32220)(2x R I R N B +=μ 式中I 为流经线圈的电流，R 线圈的平均半径，x 为该点到圆心的距离,μ0为真空磁导率，N 为线圈的匝数，磁感应强度的方向沿着轴线.满足右手螺旋定则．圆心O 处的磁感应强度大小为 RNI B 200μ=2. 亥姆霍兹线圈轴线上的磁感应强度亥姆霍兹线圈是一对大小、形状完全相同、彼此平行放置的同轴线圈、它们之间的距离正好等于它们的半径，当两线圈中通以相同方向、相同大小的电流时，在其公共轴线中点附近产生一个较广的均匀磁场区。

它的这个特点在生产、科研中有较大的实用价值。

根据磁场叠加原理，亥姆霍兹线圈轴线上某点的磁感应强度值为⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=--2/3222/322202221'x R R x R R R NI B μ 其中N 为每个线圈匝数。

而在亥姆霍兹线圈的中心O 处磁感应强度为2/30058⋅=R NIB μ 要特别指出的是，磁场叠加原理不仅适用于亥姆霍兹线圈，对于任何电流回路系统产生的磁场都适用。

亥姆霍斯线圈为矩形时两线圈之间磁场分布的MATLAB的数值模拟

方向沿Ｘ轴正方向．下面利用ＭＡＬＢ数值模拟左右两个正方形线圈之间在中心轴线上的总磁感应强度．取矩形ＴＡ若
线圈的边长为３ｅ０ｍ．
１两矩形线圈之间的距离为１ｃ．０ｍ时．线圈之间在中心轴线上的磁感应强度分布如图３两．
２
（
研
（９）
方向也生的总磁感应强度为：
左柑右＝ｏａｌ２
＋
焉
（１０
一＝ ‘ ＋＋＋４Ｚ４Ｚ胡｝订（（２ ’（＋（＋丽胡［）２［） ’
摘要：利用ＭＡＬＢ数值模拟了亥姆霍斯线圈为矩型时两线圈之间的磁场分布。该方法具ＴＡ有直观形象物理图象清晰的特点．用ＭＡＬＢ数值模拟能有效地进行数值实验的教学活并ｑＴＡ
动。
关键词：ＴＡＭＡＬＢ软件；值模拟；形线圈；场分布数矩磁
６
维普资讯
赵立强
梁志新：亥姆霍斯线圈为矩形时两线圈之间磁场分布的ＭＴＡＡＬＢ的数值模拟
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（一定长度的通电导线在垂直于它的中心轴线上一定距离处的磁感应强度．１）
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图１一定长度的通电导线在垂直于它的中心轴线上一定距离Ｐ处的磁感应强度

亥姆霍兹实验报告结论

亥姆霍兹实验报告结论亥姆霍兹实验是一种经典的物理实验，它主要用于验证电流所产生的磁场的存在与性质。

在实验中，通过调整电流大小、线圈的半径以及测量磁场强度，可以得到一系列数据，并通过分析这些数据以得出结论。

亥姆霍兹实验首先得出了磁场的线性特性。

实验结果表明，当电流通过线圈时，线圈中产生的磁场的强度与电流成正比。

这一结论符合安培定律，即通过一段导线所产生的磁场强度与导线中的电流成正比。

其次，亥姆霍兹实验还验证了磁场的方向特性。

通过调整线圈的方向和形状，可以得到不同方向的磁场。

实验结果表明，线圈所产生的磁场是以线圈轴线为中心的，方向符合右手定则。

这意味着通过线圈的电流的方向决定了线圈所产生磁场的方向。

此外，亥姆霍兹实验还通过测量不同位置的磁场强度，得出了磁场的分布特性。

实验结果表明，两个相同的线圈并列放置时，两个线圈之间的磁场强度分布均匀。

这是因为两个线圈的磁场叠加形成的结果。

最后，亥姆霍兹实验还说明了磁场的强度与线圈的参数之间的关系。

通过调整线圈的半径和电流的大小，可以得到不同强度的磁场。

实验结果显示，磁场强度与线圈的半径的平方和电流的乘积成正比。

这一结果表明，磁场的强度可以通过控制线圈的参数来调节。

总结起来，亥姆霍兹实验验证了电流产生磁场的存在与性质。

通过分析实验数据，得出了磁场的线性特性、方向特性、分布特性以及强度与线圈参数之间的关系。

这些结论不仅仅在理论上验证了电磁学的基本原理，而且在实际应用中也具有重要意义，例如在电磁感应、电磁波传播等方面有广泛的应用。

因此，亥姆霍兹实验对于物理学的发展和应用具有重要的意义。

方形亥姆霍兹线圈磁场系统均匀性分析

方形亥姆霍兹线圈磁场系统均匀性分析刘坤;张松勇;顾伟【摘要】方形亥姆霍兹线圈用于模拟零磁场或量程范围内的任意大小和方向的磁场,其磁场均匀区与线圈结构尺寸有关.为了得到其磁场均匀区与结构尺寸的关系,构建了方形亥姆霍兹线圈的数学模型,导出了线圈内部任意点的磁感应强度矢量表达式,得出了输出电流与产生磁场大小的对应关系,利用程控恒流源和磁强计跟踪补偿动态地模拟出稳恒磁场,对系统产生的磁场的均匀区进行了测定,分析表明,理论计算与实验结果有较好的一致性.%The square Helmholtz coil is applied to simulate zero magnetic field or magnetic field in any size and any direction in the measuring range scope, its homogeneity is mainly affected by the coil's structural dimensions. In order to obtain the relationship between uniform magnetic field area and coil dimension, the mathematical model of 3-D square Helmholtz coils was constructed, the vector formula of magnetic field distribution at any point in its internal was deduced and the corresponding expression between current and magnetic field intensity was obtained. It takes advantage of programming constant-current source and magnetometer to track compensation dynamically and simulate the static magnetic field, and it analyses the uniform magnetic field region, the results show that the theoretical and experimental results are in good agreement.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)007【总页数】5页(P190-194)【关键词】亥姆霍兹线圈;磁场模拟;均匀度;磁场补偿【作者】刘坤;张松勇;顾伟【作者单位】上海海事大学航运技术与控制工程交通行业重点实验室,上海200135;上海海事大学航运技术与控制工程交通行业重点实验室,上海200135;上海海事大学航运技术与控制工程交通行业重点实验室,上海200135【正文语种】中文【中图分类】TN911.7-34;TB9720 引言磁场系统[1-3],狭义地讲，是指复现磁学量的器具，利用线圈产生可控稳恒磁场，可以对仪器进行磁试验，了解仪器的相关磁特性，完成对仪器的消磁、标定等工作。

亥姆霍兹线圈轴线磁场分布解读课件

亥姆霍兹线圈是一种用于产生均匀磁场的装置，其轴线上的磁场分布具有对称性和周期性。
亥姆霍兹线圈在物理学、电磁学、生物学和医学等领域具有广泛的应用价值，如核磁共振成像、粒子加速器、磁场传感器等。
通过解读亥姆霍兹线圈轴线磁场分布，可以深入了解磁场强度、方向和变化规律，为相关领域的研究和应用提供重要支撑。
亥姆霍兹线圈轴线磁场分布解读课件
CONTENCT
录
01
引言
亥姆霍兹线圈简介
亥姆霍兹线圈是一个由两个完全相同的圆形线圈组成的装置，两个线圈沿直径方向相对放置。
当给其中一个线圈通入交流电时，会在亥姆霍兹线圈的轴线处产生磁场。
这个磁场具有特定的分布特性，是电磁学中一个重要的实验现象。
轴线磁场分布的重要性
新材料在亥姆霍兹线圈中的应用
导电材料
采用新型导电材料，如碳纤维、石墨烯等，以提高线圈的导电性能和耐热性。
绝缘材料
选用高绝缘性能的材料，以提高线圈的绝缘性能和使用安全性。
功能材料
探索具有特殊功能的材料，如磁性材料、超导材料等，以开发新型亥姆霍兹线圈和优化磁场分布。
06
结语
对亥姆霍兹线圈的总结评价
02
01
03
轴线磁场分布是亥姆霍兹线圈的核心特性，对于理解电磁场理论以及实验验证具有重要意义。
通过研究轴线磁场分布，可以深入了解电磁场的空间变化特性，进一步探索电磁场与物质的相互作用。
轴线磁场分布在实际应用中也具有重要价值，例如在磁共振成像、粒子加速器等领域中都有广泛的应用。
02
亥姆霍兹线圈原理
电磁场基本原理
电磁场是由电场和磁场组成，它们相互依存、相互影响。

亥姆霍兹线圈磁场测定实验

亥姆霍兹线圈磁场测定实验一、实验目的：1. 掌握霍尔效应原理测量磁场；2. 测量单个载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布；3. 验证磁场叠加原理。

二、实验仪器与器件亥姆霍兹线圈磁场测定仪一套，导线若干，霍尔元件传感器。

三、实验原理：根据毕奥—萨伐尔定律，单个载流线圈在轴线（通过圆心并与线圈平面垂直的直线）上某点的磁感应强度为：20223/22()R B N I R x μ⋅=⋅+式中0μ为真空磁导率，R 为线圈的平均半径，x 为轴线上圆心到该点的距离，N 为线圈匝数，I 为通过线圈的电流强度。

因此，圆心处的磁感应强度0B 为：亥姆霍兹线圈因德国物理学者赫尔曼·冯·亥姆霍兹而命名，是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内的电流方向一致，大小相同，线圈之间的距离d 正好等于圆形线圈的半径R 。

这种线圈的特点是能在附近产生小范围区域均匀磁场，由于亥姆霍兹线圈具有开敞性质，很容易地可以将其它仪器置入或移出，也可以直接做视觉观察，所以，是物理实验常使用的器件。

设z 为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点O （如图1）处的距离，则亥姆霍兹线圈轴线上任意一点的磁感应强度为：⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++⋅⋅⋅='--2/3222/322202221z R R z R R R I N B μ图1 亥姆霍兹线圈示意图由上式可知，在亥姆霍兹线圈上中心O 处（0z =）的磁感应强度'0B 为：R I N B ⋅⋅='02/3058μ四、实验内容：1. 测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度（实验装置如图2）：图2 实验装置如图2，选定其中一个线圈为载流线圈a ，测其轴线上不同位置磁感应强度B (a )的测量结果填写至表1，并与相应的理论值作比较。

要求电流I =100mA ，已知线圈平均半径10.00R cm =，线圈匝数N =500，真空磁导率70410/T m A μπ-=⨯⋅。

亥姆霍兹线圈磁感应强度空间分布及其均匀性分析

亥姆霍兹线圈磁感应强度空间分布及其均匀性分析蒋悦090602117 网络一班摘要：根据亥姆霍兹线圈磁感应强度分布表达式，用 MATLA即矩阵实验室（Matrix Laboratory）软件对其进行数值计算，对亥姆霍兹线圈磁感应强度空间分布图象及匀强特性进行了分析。

重点讨论YOZ 平面的磁感应强度匀强特性、匀强磁场区域的三维图象、磁感应强度均匀性要求与准匀强磁场区域关系以及亥姆霍兹线圈半径R对匀强磁场区空间分布的影响。

关键词：亥姆霍兹线圈，MATLAB软件，磁感应强度空间分布，匀强特性Abstract: Based on the functions of magnetic field intensity ofHelmholtz loop , using the MATLAB did numerical analysis to study the distribution of magnetic field intensity of Helmholtz loop. The paper mainly studied the area of equivalent magnetizing filed, discussed the characteristics of the equivalent magnetization, drew the 3D picture and analyzed the approximately equivalent magnetizing field to the correspondence request. Studying the impact of changing radius of the Helmholtz loop to distribution of the equivalent magnetizing filed.Key words: Helmholtz loop、 MATLAB、 Distribution of the magnetic field intensity、Characteristic of the equivalent magnetizing filed引言如果有一对相同的载流圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流，当线圈间距等于线圈半径时，两个载流线圈的总磁场在轴的中点附近的较大范围内是均匀的。

亥姆霍兹实验实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 观察亥姆霍兹线圈中间磁场的均匀性。

2. 验证磁场叠加原理。

3. 了解一种得到均匀磁场的实验室方法。

二、实验原理亥姆霍兹线圈是由两个相同的线圈同轴放置，其中心间距等于线圈的半径。

当两个线圈通以同向电流时，磁场叠加增强，并在一定区域形成近似均匀的磁场；通以反向电流时，则叠加使磁场减弱，以至出现磁场为零的区域。

本实验中，通过霍尔元件测量磁场。

霍尔元件通以恒定电流时，它在磁场中会感应出霍尔电压，霍尔电压的高低与霍尔元件所在处的磁感应强度成正比。

因此，可以通过测量霍尔电压来间接测量磁感应强度。

三、实验仪器1. 亥姆霍兹线圈演示仪2. 霍尔元件3. 稳压电源4. 数码显示屏5. 导轨四、实验步骤1. 打开数码显示屏后面板的开关，先对LED显示屏调零。

2. 打开稳压电源（已调好），同方向闭合两电键（使两线圈通以相同方向电流），转动小手柄，使位于线圈轴线上的霍尔元件由导轨的一端缓慢移向另一端，观察两同向载流圆线圈磁场合成后的分布。

记录显示屏示数。

3. 改变其中一个线圈的电流方向，重复步骤2的操作，观察两反向载流圆线圈磁场合成后的分布。

记录显示屏示数。

4. 将霍尔元件移至线圈中心区域，观察磁场分布，记录显示屏示数。

5. 重复步骤2-4，分别改变电流大小，观察磁场分布变化。

五、实验结果与分析1. 实验结果（1）当两个线圈通以同向电流时，磁场叠加增强，显示屏示数逐渐增大，中间一段基本不变，最后又由大变小。

（2）当两个线圈通以反向电流时，磁场叠加减弱，显示屏示数由小变大，由大变小，又由小变大，由大变小。

（3）将霍尔元件移至线圈中心区域，显示屏示数在中间区域基本不变，两端逐渐减小。

2. 结果分析（1）实验结果验证了磁场叠加原理。

当两个线圈通以同向电流时，磁场叠加增强；通以反向电流时，磁场叠加减弱。

（2）实验结果表明，亥姆霍兹线圈中间区域磁场近似均匀，两端磁场逐渐减小。

（3）实验结果与理论分析基本一致，证明了亥姆霍兹线圈在中间区域能够形成近似均匀的磁场。

亥姆霍兹线圈结构原理

亥姆霍兹线圈结构原理介绍亥姆霍兹线圈是一种由两个等半径、等电流的圆形线圈相互平行排列而成的结构。

它是用来产生均匀磁场分布的一种装置，广泛应用于实验室、医学和工程领域。

本文将深入探讨亥姆霍兹线圈的结构原理及其应用。

结构原理亥姆霍兹线圈由两个圆形线圈组成，每个线圈的圈数相同、电流相同，并且它们呈平行排列。

下面将详细介绍亥姆霍兹线圈的结构原理。

圆形线圈圆形线圈由一条导线绕成，具有相同的半径和圈数。

导线通常由绝缘电缆制成，以确保电流能够流过规定的路径。

圆形线圈相较于其他形状的线圈更容易控制磁场的分布。

等电流亥姆霍兹线圈中的两个圆形线圈必须通过相同大小的电流进行通电，以产生均匀的磁场分布。

通过控制电流的大小和方向，可以调节磁场的强度和方向。

平行排列两个圆形线圈必须平行排列，使得它们的轴线保持相同的距离。

这种排列可以保证在两个线圈的交叠区域内产生一个均匀的磁场。

磁场分布亥姆霍兹线圈通过两个圆形线圈产生一个均匀的磁场分布。

在两个线圈的交叠区域内，磁场的方向与线圈的轴线平行。

磁场的强度随着距离线圈中心的距离而变化，但在交叠区域内保持相对均匀。

应用亥姆霍兹线圈作为一种产生均匀磁场的装置，广泛应用于实验室、医学和工程领域。

下面将详细介绍亥姆霍兹线圈的主要应用。

实验室在实验室中，亥姆霍兹线圈用于进行各种物理实验，例如粒子加速、磁场测量和电子显微镜。

通过控制亥姆霍兹线圈的电流和距离，可以精确调节磁场的强度和方向，以满足实验的要求。

医学亥姆霍兹线圈在医学成像和治疗中也有广泛的应用。

例如，MRI（磁共振成像）中使用亥姆霍兹线圈产生均匀的磁场，以获取人体内部的详细图像。

此外，亥姆霍兹线圈还用于磁刺激疗法，通过控制磁场的强度和方向来治疗神经系统疾病。

工程在工程领域，亥姆霍兹线圈用于定位和测量磁场。

例如，在电磁兼容测试中，亥姆霍兹线圈可以用来测量电子设备产生的电磁辐射。

此外，亥姆霍兹线圈还广泛应用于计算机磁盘驱动器和航天器姿态控制系统等领域。