亥姆霍兹线圈概念

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。故在生产和科研中有较大的实用价值，也常用于弱磁场的计量标准。这对线圈称为亥姆霍兹线圈。

典型的单轴亥姆霍兹线圈是具有相同线圈匝数，相同线圈绕制方式，线圈半径等于线圈间距的两个线圈组成的。亥姆霍兹线圈一般用来产生指定体积比较大、均匀度比较高，但磁场值比较弱的磁场。用户可以利用这个磁场来完成各种实验，亥姆霍兹线圈可根据不同的应用产生静态DC或AC磁场。其主要应用：地球磁场的抵消、判定磁屏蔽效应、电子设备的磁化系数、磁通门计和航海设备的校准、生物磁场的研究及与磁通计配合使用检测永磁体特性。

亥姆霍兹线圈是用两个半径和匝数完全相同的线圈，将其同轴排列并令间距等于半径，串接而成的线圈。用它可以产生极微弱的磁场直至数百Gs的磁场，可用于地球磁场的抵消补偿、检测永磁体特性等。

◆ 主要特点

空间开阔，使用方便 ；

磁场与供电电流有很好的线性关系；

使用磁场空间有很宽的均匀区 ；

适于制造一维、二维和三维空间组合磁场；

◆ 主要用途

产生标准磁场；

霍尔探头和各种磁强计的定标 ；

地磁场的补偿 ；

磁屏蔽效果的判定 ；

空间辐射磁场的测量和排除 ；

物质磁特性的研究；

生物磁性的研究；

【实验目的】：

1.观察亥姆霍兹线圈中间磁场的均匀性，验证磁场叠加原理。

2.了解一种得到均匀磁场的实验室方法。

【实验仪器】：亥姆霍兹线圈演示仪

【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。将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。

给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，因而可以用霍耳元件测量磁场。本实验中电子屏显示的就是放大后霍尔电压的数值，它的变化规律与所在处磁场的变化规律一致。

【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。 （显示屏示数由小变大，中间一段基本不变，最后又由大变小）；

3.改变其中一个线圈的电流方向，重复3的操作，观察两反向载流圆线圈磁场合成后的分布。（显示屏示数由小变大，由大变小，又由小变大，由大变小）。把霍耳元件移动到两个线圈的中部，可找到合磁场为零的位置；

4.断开一个线圈的电流，重复3的操作，? 观察一个载流圆线圈磁场的分布。（显示屏示数由小变大，又由大变小）；

5.实验结束，打开电键，关闭显示屏和线圈电源。

【注意事项】：

1.在线圈没有接通时，将显示器调零；

2.转动手柄时需缓慢；

3.线圈通电电流不能过大，时间不能太长，以免烧毁线圈；

4.线圈通电时，不要触及电键，以确保安全。