亥姆霍茲線圈(Helmholtz coil)是一種製造小範圍區域均勻磁場的器件。由於亥姆霍茲線圈具有開敞性質,很容易地可以將其它儀器置入或移出,也可以直接做視覺觀察,所以,是物理實驗常使用的器件。因德國物理學者赫爾曼·馮·亥姆霍茲而命名。
基本介紹
- 中文名:亥姆霍茲線圈
- 外文名:Helmholtz coil
- 實用價值:計量標準
- 主要用途:產生標準磁場
- 實驗儀器:亥姆霍茲線圈演示儀
簡介,簡介,數學描述,參閱,
簡介
亥姆霍茲線圈(Helmholtz coil)是一種製造小範圍區域均勻磁場的器件。由於亥姆霍茲線圈具有開敞性質,很容易地可以將其它儀器置入或移出,也可以直接做視覺觀察,所以,是物理實驗常使用的器件。因德國物理學者赫爾曼·馮·亥姆霍茲而命名。
簡介
設定
可以使得在兩個線圈中心位置O(即原點)的磁場,其不均勻程度極小化。這動作促使
,也意味著領先的非零微分項目是
,稍後會對這論點做更詳細解釋。但是,這樣做仍舊會線上圈平面跟z-軸相交處與O點之間遺留大約7%磁場數值的差別。
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在某些套用中,亥姆霍茲線圈可以用來抵消地磁場,製造出接近零磁場的區域。
數學描述
關於在空間任意位置的精確磁場計算,需要套用到貝索函式或橢圓函式與其相關技巧。沿著線圈的中心軸(z-軸),涉及到的計算比較簡單,可以套用泰勒展開,將磁場展開為
的冪級數。採用直角坐標系,以亥姆霍茲線圈的中心位置為z-軸的原點O。由於對於xy-平面的對稱性,奇數冪項目必等於零。經過調整兩個線圈之間的距離
,可以使得O點成為拐點,則可以保證
級項目為零,因此領先不均勻項目是
級項目。
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在中心位置O點,磁場為
參閱
- 麥克斯韋線圈(Maxwell coils)
- 亥姆霍茲共鳴