Как устроена система катушек Гельмгольца

Катушки Гельмгольца — это электрическая система, которая позволяет создавать приближенно однородное магнитное поле. Они получили своё название в честь германского физика Густава Гельмгольца, который в 1880 году предложил их конструкцию.

Устройство катушек Гельмгольца

Катушки Гельмгольца состоят из двух одинаковых кольцевых катушек, которые располагаются симметрично относительно общей оси, на расстоянии H друг от друга, равном радиусу катушек R. В обеих катушках протекает одинаковый ток I.

Предназначение катушек Гельмгольца

Катушки Гельмгольца используются для создания определенных условий в экспериментах, где требуется однородное магнитное поле. Они могут применяться в рамках некоторых исследований, включая магнитную резонансную томографию (МРТ), исследования физических свойств материалов и другие.

Кольца Гельмгольца

Кольца Гельмгольца (катушки Гельмгольца) представляют собой две соосно расположенные одинаковые радиальные катушки, расстояние между центрами которых равно их среднему радиусу. В центре системы имеется зона однородного магнитного поля.

Принцип работы катушки индуктивности

Катушка индуктивности при протекании тока запасает энергию в своём магнитном поле. При отключении внешнего источника тока катушка отдаст запасенную энергию, стремясь поддержать величину тока в цепи. При этом напряжение на катушке нарастает вплоть до пробоя изоляции или возникновения дуги на коммутирующем ключе.

Определение индукции магнитного поля кольцов Гельмгольца

Индукции магнитного поля катушек Гельмгольца определяются выражением:


UH = RH b j B,

где RH — постоянная Холла, b — расстояние между гранями пластинки, j — плотность тока, В — индукция магнитного поля.

Увеличение индуктивности катушек

Для увеличения индуктивности катушек Гельмгольца могут использоваться сердечники из ферромагнитных материалов: электротехнической стали, пермаллоя, карбонильного железа, ферритов. Также сердечники применяются для изменения индуктивности катушек в небольших пределах.

Полезные советы и выводы

Катушки Гельмгольца позволяют создавать приближенно однородное магнитное поле.
Они широко применяются в экспериментах, где необходимо создать определенные условия.
Для увеличения индуктивности катушек могут использоваться сердечники из ферромагнитных материалов.
При использовании катушек Гельмгольца необходимо соблюдать меры предосторожности и технику безопасности.

Катушки Гельмгольца являются устройством для создания магнитного поля, который однороден по приближению. Конструкция устройства составляется из двух катушек, которые имеют одинаковую форму кольца и находятся на относительно общей оси на расстоянии H, которое равно радиусу катушек R. В обеих катушках совершенно одинаковый ток I, который играет ключевую роль в работе устройства. Система катушек Гельмгольца используется в науке и технике, а именно в области изучения магнитных свойств веществ, для создания магнитных поля в медицине и астрофизике, а также в области электроники для тестирования электронных чипов и микросхем. Устройство довольно простое в изготовлении, но играет важную роль во многих областях науки и техники.