Helmholtzin kelat

Helmholtz Coils on järjestely, joka koostuu parista identtisistä pyöreistä keloista, jotka on sijoitettu yhdensuuntaisesti toistensa kanssa ja jotka on erotettu toisistaan ​​etäisyydellä, joka on yhtä suuri kuin kunkin kelan säde ja jota käytetään yleensä tuottamaan tarkasti määriteltyjä magneettikenttiä tasavirrasta langan yläpäähän. äänen taajuusalue ja sen yli.

Kelat on johdotettu sarjaan siten, että niiden läpi kulkeva virta on samaan suuntaan, ja ne on sijoitettu siten, että kunkin kelan akseli on linjassa toisen akselin kanssa. Kun sähkövirta kulkee kelojen läpi, syntyy magneettikenttä, joka on lähes tasainen kelojen välisellä alueella.

Helmholtzin kelojen tuottamaa yhtenäistä magneettikenttää voidaan käyttää simuloimaan magneettikentän vaikutuksia elektronisiin laitteisiin ja järjestelmiin. Tämä on erityisen hyödyllistä EMC-testauksessa, jossa on arvioitava magneettikenttien vaikutukset elektronisiin laitteisiin.

Asettamalla elektroninen laite tai järjestelmä Helmholtzin kelojen tuottaman tasaisen magneettikentän alueelle, sen herkkyys magneettisille häiriöille voidaan testata. Magneettikentän tasaisuus varmistaa, että magneettikentän vaikutukset laitteeseen tai järjestelmään ovat yhdenmukaiset koko alueella.

Magneettikenttäantureita, kuten Hall-efektiantureita tai fluxgate-magnetometrejä, käytetään yleisesti mittaamaan Helmholtzin kelojen tuottaman magneettikentän voimakkuutta ja tasaisuutta. Nämä anturit voivat tarjota tarkkoja ja tarkkoja magneettikentän mittauksia, jotka ovat tärkeitä monissa tieteellisissä ja teknisissä sovelluksissa.

Pyöriviä liiketunnistimia, kuten enkoodeja, voidaan käyttää itse kelojen pyörimisen mittaamiseen. Tämä voi olla tärkeää tietyissä sovelluksissa, kuten silloin, kun keloja on käännettävä magneettikentän suunnan muuttamiseksi.

Lineaarisia liikeantureita, kuten lineaarisia potentiometrejä tai lineaarisia koodereita, voidaan käyttää mittaamaan kelojen sijaintia Helmholtzin kelajärjestelmän akselilla. Tämä voi olla tärkeää sen varmistamiseksi, että kelat on kohdistettu oikein ja että magneettikenttä on tasainen halutulla alueella.

Helmholtz-keloja käytetään erilaisissa tieteellisissä, teknisissä ja teollisissa sovelluksissa, joissa vaaditaan tasaista magneettikenttää. Joitakin Helmholtzin kelojen yleisiä sovelluksia ovat:

Magneettikenttätestaus:Helmholtz-keloja käytetään usein laboratorioissa tunnettujen ja yhtenäisten magneettikenttien luomiseen magneettisensorien, magnetometrien ja muiden magneettikentän mittauslaitteiden testausta ja kalibrointia varten.

EMC-testaus:Helmholtz-käämiä käytetään yleisesti sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) testauksessa yhtenäisten magneettikenttien tuottamiseksi elektronisten laitteiden ja järjestelmien testausta varten.

Fysiikan tutkimus:Helmholtz-keloja käytetään fysiikan tutkimuksessa varautuneiden hiukkasten käyttäytymisen ja materiaalien ominaisuuksien tutkimiseen magneettikentissä.

Lääketieteelliset sovellukset:Helmholtz-keloja käytetään lääketieteellisissä sovelluksissa, kuten magneettikuvauksessa (MRI), luomaan yhtenäisiä magneettikenttiä kehon kuvantamista varten.

Geofysiikka:Helmholtz-keloja käytetään geofysiikassa simuloimaan maan magneettikenttiä ja tutkimaan magneettisten materiaalien käyttäytymistä Maan magneettikentässä.

Materiaalien testaus:Helmholtz-keloja käytetään materiaalitieteessä ja -tekniikassa materiaalien magneettisten ominaisuuksien tutkimiseen ja magneettisten materiaalien tehokkuuden testaamiseen ulkoisia magneettikenttiä vastaan.

Materiaalien valinta Helmholtz-kelojen valmistukseen on ratkaisevan tärkeää halutun suorituskyvyn ja kestävyyden saavuttamiseksi. Jotkut Helmholtzin kelojen valmistuksessa käytetyistä tärkeimmistä materiaaleista ovat:

Kuparilanka:Kupari on yleinen valinta käämien käämiin korkean sähkönjohtavuuden ja lämmönkestävyyden vuoksi.

Ei-magneettiset materiaalit:Magneettikentän häiriöiden minimoimiseksi kelanmuodostajissa ja tukirakenteissa käytetään usein ei-magneettisia materiaaleja, kuten alumiinia tai ruostumatonta terästä.

Eristysmateriaalit:Eristys on välttämätöntä oikosulkujen estämiseksi ja energiahäviöiden vähentämiseksi. Käämien eristämiseen käytetään yleisesti materiaaleja, kuten emali tai polyimidinauha.

Ferromagneettiset ytimet:Joissakin tapauksissa ferromagneettisia ytimiä, jotka on valmistettu materiaaleista, kuten raudasta tai ferriitistä, voidaan käyttää parantamaan magneettikentän voimakkuutta ja tarkennusta.

Puu voi olla epätavallinen, mutta käyttökelpoinen vaihtoehto Helmholtzin kelojen valmistukseen. Vaikka puuta ei yleisesti käytetä kelojen valmistuksessa, se voi tarjota ainutlaatuisia etuja, kuten sen eristysominaisuudet ja kyky vaimentaa tärinää. Lisäksi puuta voidaan helposti muotoilla ja räätälöidä vastaamaan erityisiä suunnitteluvaatimuksia, joten se on monipuolinen materiaalivalinta kääminmuodostajiin ja tukirakenteisiin.

Sopivien materiaalien valinta riippuu tekijöistä, kuten vaaditusta magneettikentän voimakkuudesta, käyttöolosuhteista ja kustannusnäkökohdista.

Magneettivuo, joka tunnetaan myös nimellä magneettivuo, on tietyn poikkileikkausalueen läpi kulkevien magneettikenttälinjojen kokonaismäärä, jota edustaa Φ, ja yksikkö on Web (Bot) Wb.
Kelan läpi kulkevan magneettivuon ilmaisu on: Φ=B*S (missä B on magneettisen induktion intensiteetti ja S on kelan pinta-ala.)

Läpäisevän magneetin magneettivuo on paljon suurempi kuin ilman (tyhjiö); esimerkiksi muuntaja on laite, joka kytkee energiaa muuttamalla magneettivuoa. Jos muuntajan toisio joutuu oikosulkuun, magneettivuo estyy ja tuloimpedanssi pienenee.

Magneettisen induktion intensiteetti - läpi kulkevien magneettikenttälinjojen määrä pinta-alayksikköä kohti kohtisuorassa magneettikenttälinjojen suuntaan, jota kutsutaan myös magneettikenttälinjojen tiheydeksi, jota kutsutaan myös magneettivuon tiheydeksi, jota edustaa B, ja yksikkö on tex ( Sla) T.
Markkinoilla mainittu magneettivuo viittaa sylinterimäiseen ferriittiytimeen, jossa on läpimenevä reikä, jonka läpi johdin voi kulkea sähkömagneettisten häiriöiden vaimentamiseksi (EMI-suppressio).

Magnetosfääri on Maan etäinen magneettikenttä. Se on Maan magneettikentän ja aurinkotuulen välisen vuorovaikutuksen tuote. Magnetosfäärin ulkoraja on magnetopaussi, joka voi saavuttaa 13,000 kilometrin tilan. Se on uloin rengas maan ympärillä ja ylittää selvästi maan ilmakehän uloimman rajan. Siksi magnetosfääriä kutsutaan superulommaksi ympyräksi. Maan uloin kerros. Magneettinen ympyrä Aurinkotuulen vaikutuksesta ihanteellinen toroidinen ympyrä ei enää ole olemassa. Aurinkotuulen paine puristaa magnetosfääriä aurinkoa päin olevalla puolella, jossa magneettikenttäviivat lähes puristuvat yhteen ja magnetosfääri kapenee; kun taas toisella puolella auringosta poispäin magnetosfäärin yläosa on ulottunut kauas ja magneettikenttäviivat ovat hyvin harvat. , magnetosfääri levenee. Siksi magneettikelan muoto on jonkin verran samanlainen kuin komeetan ulkonäkö.

Magnetosfääri on Maan etäinen magneettikenttä. Se on Maan magneettikentän ja aurinkotuulen välisen vuorovaikutuksen tuote. Magnetosfäärin ulkoraja on magnetopaussi, joka voi saavuttaa 13,000 kilometrin tilan. Se on uloin rengas maan ympärillä ja ylittää selvästi maan ilmakehän uloimman rajan. Siksi magnetosfääriä kutsutaan superulommaksi ympyräksi. Maan uloin kerros. Magneettinen ympyrä Aurinkotuulen vaikutuksesta ihanteellinen toroidinen ympyrä ei enää ole olemassa.

Aurinkotuulen paine puristaa magnetosfääriä aurinkoa päin olevalla puolella, jossa magneettikenttäviivat lähes puristuvat yhteen ja magnetosfääri kapenee; kun taas toisella puolella auringosta poispäin magnetosfäärin yläosa on ulottunut kauas ja magneettikenttäviivat ovat hyvin harvat. , magnetosfääri levenee. Siksi magneettikelan muoto on jonkin verran samanlainen kuin komeetan ulkonäkö. Magnetosfäärillä on valtava rooli elämän suojelemisessa pinnalla. Se vangitsee aurinkotuulen mukanaan tuomat ihmiselle ja elämälle haitalliset hiukkaset ja sulkee ne magnetosfääriin niin, että ne eivät pääse maan pinnalle vaan pääsevät pakoon vain magnetosfääristä. ihmisiä ja henkiä vahingoilta.

Kun matalataajuisessa päässä on häirintää, on suositeltavaa, että kaapelia kierretään noin 2-3 kierrosta. Kun korkeataajuisessa päässä on häirintää, sitä ei voi kiertää ympäriinsä, vaan tulee käyttää pidempää magneettirengasta.