亥姆霍兹线圈的仿真和设计开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

通过磁场调控用亥姆霍兹线圈研制,利用仿真软件Ansoft软件中设计其线圈匝数及线圈平均半径来产生强度、均匀性可调的磁场,并通过实验标定不同位置处的磁场大小,验证其均匀性及强度是否达到设计要求,以满足相关应用场合的需求。

因为亥姆霍兹线圈空间开阔,使用方便在生产和科研中有较大的实用价值。

其主要用途产生标准磁场;使用磁场空间有很宽的均匀区适于制造空间组合磁场,地磁场的补偿,霍尔探头和各种磁强计的定标,利用磁场特性来调控真空断路器电弧等 。

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2. 国内外研究现状分析

亥姆霍兹线圈(Helmholtz coil)是一种制造小范围区域均匀磁场的器件。

两个相同线圈彼此平行且共轴,使线圈上通以同方向电流I,线圈间距d等于线圈半径R时,两线圈合磁场在轴上附近较大范围内是均匀的。

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,是物理实验常使用的器件。

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3. 研究的基本内容与计划

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。

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。

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4. 研究创新点

根据亥姆霍兹原理,结合毕奥-萨伐尔定律,利用Ansoft Maxwell 有限元仿真软件来分析亥姆霍兹线圈内部磁场分布情况。

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