Bobines de Helmholtz

Les bobines de Helmholtz sont un dispositif constitué d'une paire de bobines circulaires identiques placées parallèlement l'une à l'autre et séparées par une distance égale au rayon de chaque bobine, généralement utilisées pour produire des champs magnétiques définis avec précision du courant continu jusqu'à l'extrémité supérieure de la gamme de fréquences audio et au-delà.

Les bobines sont câblées en série de telle sorte que le courant qui les traverse soit dans la même direction, et elles sont positionnées de telle sorte que l'axe de chaque bobine soit aligné avec l'axe de l'autre. Lorsqu'un courant électrique traverse les bobines, un champ magnétique est généré qui est presque uniforme dans la région entre les bobines.

Le champ magnétique uniforme généré par les bobines de Helmholtz peut être utilisé pour simuler les effets d'un champ magnétique sur les appareils et systèmes électroniques. Cela est particulièrement utile dans les tests CEM, où les effets des champs magnétiques sur les appareils électroniques doivent être évalués.

En plaçant un dispositif ou un système électronique à l'intérieur de la zone du champ magnétique uniforme généré par les bobines de Helmholtz, sa sensibilité aux interférences magnétiques peut être testée. L'uniformité du champ magnétique garantit que les effets du champ magnétique sur le dispositif ou le système sont cohérents dans toute la zone.

Les capteurs de champ magnétique tels que les capteurs à effet Hall ou les magnétomètres à fluxgate sont couramment utilisés pour mesurer l'intensité et l'uniformité du champ magnétique généré par les bobines de Helmholtz. Ces capteurs peuvent fournir des mesures précises et exactes du champ magnétique, qui sont importantes pour de nombreuses applications scientifiques et techniques.

Les capteurs de mouvement rotatif, tels que les encodeurs, peuvent être utilisés pour mesurer la rotation des bobines elles-mêmes. Cela peut être important pour certaines applications, par exemple lorsque les bobines doivent être tournées pour modifier l'orientation du champ magnétique.

Des capteurs de mouvement linéaires, tels que des potentiomètres linéaires ou des codeurs linéaires, peuvent être utilisés pour mesurer la position des bobines le long de l'axe du système de bobines de Helmholtz. Cela peut être important pour garantir que les bobines sont correctement alignées et que le champ magnétique est uniforme dans la région souhaitée.

Les bobines de Helmholtz sont utilisées dans de nombreuses applications scientifiques, techniques et industrielles où un champ magnétique uniforme est requis. Certaines applications courantes des bobines de Helmholtz comprennent :

Test de champ magnétique :Les bobines de Helmholtz sont souvent utilisées dans les laboratoires pour générer des champs magnétiques connus et uniformes pour le test et l'étalonnage de capteurs magnétiques, de magnétomètres et d'autres instruments de mesure de champ magnétique.

Tests CEM :Les bobines de Helmholtz sont couramment utilisées dans les tests de compatibilité électromagnétique (CEM) pour générer des champs magnétiques uniformes pour le test des appareils et systèmes électroniques.

Recherche en physique :Les bobines de Helmholtz sont utilisées dans la recherche en physique pour étudier le comportement des particules chargées et pour étudier les propriétés des matériaux dans les champs magnétiques.

Applications médicales :Les bobines de Helmholtz sont utilisées dans des applications médicales telles que l'imagerie par résonance magnétique (IRM) pour générer des champs magnétiques uniformes pour l'imagerie du corps.

Géophysique:Les bobines de Helmholtz sont utilisées en géophysique pour simuler les champs magnétiques de la Terre et pour étudier le comportement des matériaux magnétiques dans le champ magnétique terrestre.

Essais de matériaux :Les bobines de Helmholtz sont utilisées en science et en ingénierie des matériaux pour étudier les propriétés magnétiques des matériaux et pour tester l'efficacité des matériaux magnétiques dans le blindage contre les champs magnétiques externes.

Le choix des matériaux pour la fabrication des bobines Helmholtz est crucial pour obtenir les performances et la durabilité souhaitées. Certains des principaux matériaux utilisés dans la fabrication des bobines Helmholtz comprennent :

Fil de cuivre:Le cuivre est un choix courant pour les enroulements de bobines en raison de sa conductivité électrique élevée et de sa stabilité thermique.

Matériaux non magnétiques :Pour minimiser les interférences avec le champ magnétique, des matériaux non magnétiques tels que l'aluminium ou l'acier inoxydable sont souvent utilisés pour les formateurs de bobines et les structures de support.

Matériaux isolants :L'isolation est nécessaire pour éviter les courts-circuits et réduire les pertes d'énergie. Des matériaux tels que l'émail ou le ruban polyimide sont couramment utilisés pour isoler les enroulements des bobines.

Noyaux ferromagnétiques :Dans certains cas, des noyaux ferromagnétiques constitués de matériaux tels que le fer ou la ferrite peuvent être utilisés pour améliorer l'intensité et la focalisation du champ magnétique.

Le bois peut être une option non conventionnelle mais viable pour la fabrication de bobines Helmholtz. Bien qu'il ne soit pas couramment utilisé dans la fabrication de bobines, le bois peut offrir des avantages uniques tels que ses propriétés isolantes et sa capacité à amortir les vibrations. De plus, le bois peut être facilement façonné et personnalisé pour répondre à des exigences de conception spécifiques, ce qui en fait un choix de matériau polyvalent pour les formes de bobines et les structures de support.

Le choix des matériaux appropriés dépend de facteurs tels que l’intensité du champ magnétique requise, les conditions de fonctionnement et les considérations de coût.

Le flux magnétique, également connu sous le nom de flux magnétique, est le nombre total de lignes de champ magnétique traversant une certaine section transversale, représentée par Φ, et l'unité est Web (Bot) Wb.
L'expression du flux magnétique traversant une bobine est : Φ=B*S (où B est l'intensité de l'induction magnétique et S est l'aire de la bobine.)

Le flux magnétique d'un aimant perméable est beaucoup plus important que celui de l'air (vide) ; par exemple, un transformateur est un dispositif qui couple l'énergie en modifiant le flux magnétique. Si le secondaire du transformateur est court-circuité, le flux magnétique sera bloqué et l'impédance d'entrée diminuera.

Intensité d'induction magnétique - le nombre de lignes de champ magnétique traversant par unité de surface perpendiculaire à la direction des lignes de champ magnétique, également appelée densité de lignes de champ magnétique, également appelée densité de flux magnétique, représentée par B, et l'unité est tex (Sla) T.
Le flux magnétique mentionné sur le marché fait référence à un noyau de ferrite cylindrique avec un trou traversant, à travers lequel un fil peut passer pour supprimer les interférences électromagnétiques (suppression EMI).

La magnétosphère est le champ magnétique lointain de la Terre. Elle est le produit de l'interaction entre le champ magnétique terrestre et le vent solaire. La limite extérieure de la magnétosphère est la magnétopause, qui peut atteindre un espace de 13 100 kilomètres. C'est l'anneau le plus extérieur autour de la Terre et dépasse de loin la limite la plus extérieure de l'atmosphère terrestre. Par conséquent, la magnétosphère est appelée le super cercle extérieur. La couche la plus extérieure de la Terre. Cercle magnétique En raison de l'action du vent solaire, le cercle toroïdal idéal n'existe plus. La pression du vent solaire comprime la magnétosphère du côté faisant face au soleil, où les lignes de champ magnétique sont presque comprimées et la magnétosphère devient étroite ; tandis que de l'autre côté opposé au soleil, le sommet de la magnétosphère s'étend au loin et les lignes de champ magnétique sont très clairsemées. , la magnétosphère devient plus large. Par conséquent, la forme de la bobine magnétique est quelque peu similaire à l'apparence d'une comète.

La magnétosphère est le champ magnétique lointain de la Terre. Elle est le produit de l'interaction entre le champ magnétique terrestre et le vent solaire. La limite extérieure de la magnétosphère est la magnétopause, qui peut atteindre un espace de 13 100 kilomètres. C'est l'anneau le plus extérieur autour de la Terre et dépasse de loin la limite la plus extérieure de l'atmosphère terrestre. C'est pourquoi la magnétosphère est appelée le super cercle extérieur. La couche la plus extérieure de la Terre. Cercle magnétique En raison de l'action du vent solaire, le cercle toroïdal idéal n'existe plus.

La pression du vent solaire comprime la magnétosphère du côté tourné vers le soleil, où les lignes de champ magnétique sont presque comprimées et la magnétosphère devient étroite ; tandis que de l'autre côté tourné vers le soleil, le sommet de la magnétosphère s'étend au loin et les lignes de champ magnétique sont très clairsemées. , la magnétosphère devient plus large. Par conséquent, la forme de la bobine magnétique est quelque peu similaire à l'apparence d'une comète. La magnétosphère joue un rôle énorme dans la protection de la vie à la surface. Elle capture les particules nocives pour les humains et la vie apportées par le vent solaire et les confine dans la magnétosphère afin qu'elles ne puissent pas atteindre le sol et ne puissent s'échapper que par la queue de la magnétosphère. êtres humains et vies de danger.

En cas de perturbation du côté basse fréquence, il est recommandé d'enrouler le câble sur 2 à 3 tours. En cas de perturbation du côté haute fréquence, il ne peut pas être enroulé et il faut utiliser un anneau magnétique plus long.