[实用新型]三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪

说明书

技术领域

本实用新型属于物理教学实验器材，尤其涉及一种三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪。

背景技术

亥姆霍兹线圈一般用于产生均匀磁场。在离线圈中心的某个空间内，具有较高的磁场均匀度。但传统的亥姆霍兹线圈磁场实验仪只设有二维的移动测量机构，所以只能用于亥姆霍兹线圈的某个平面内的磁场测量，无法在某个空间内全面地研究亥姆霍兹线圈的磁场分布规律，实验具有局限性。

发明内容

本实用新型主要解决原有亥姆霍兹线圈磁场实验仪只能用于亥姆霍兹线圈的二维磁场测量、无法全面地研究亥姆霍兹线圈的磁场分布规律的技术问题；提供一种能进行亥姆霍兹线圈的三维磁场测量、能全面地研究亥姆霍兹线圈的磁场分布规律的三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括实验主机及测试架，所述的测试架包括底板及设于底板上的两个互相平行的绕有亥姆霍兹线圈的支架、带有霍尔元件的二维移动装置，所述的二维移动装置上设有Z向导轨，Z向导轨上设有上下滑块，所述的霍尔元件设于上下滑块上。实验时，亥姆霍兹线圈、霍尔元件与实验主机电连接。上下滑块可沿着Z向导轨滑动，从而改变霍尔元件的垂直位置，而二维移动装置可以左右、前后移动，从而改变霍尔元件在同一平面里的位置。二维移动装置和Z向导轨构成三维移动装置，这样霍尔元件可在三维空间获得不同的位置，测出相应的磁感应强度，实现亥姆霍兹线圈三维空间的磁感应强度测量，获得全面的亥姆霍兹线圈的磁场分布规律。

作为优选，所述的两个支架位于底板的一侧，所述的二维移动装置位于底板的另一侧，所述的上下滑块上连接有沿亥姆霍兹线圈的轴线方向放置的金属管，所述的霍尔元件设于金属管靠近亥姆霍兹线圈的一头。使霍尔元件既可位于两线圈之间，也可位于两线圈之外，便于测量亥姆霍兹线圈轴线上各点的磁感应强度，进一步确保获得全面的磁场分布规律。

作为优选，所述的金属管、Z向导轨穿设于上下滑块中，上下滑块上通过螺纹连接有两个螺钉，两个螺钉的尾端分别顶住金属管的侧面、导轨的侧面。便于调节滑块的垂直位置以及金属管的水平位置，同时确保调节到所需位置后各部件牢固连接。

作为优选，与霍尔元件相连的导线从所述的金属管中穿出。与霍尔元件相连的导线的另一头要与实验主机连接，金属管起屏蔽作用，确保霍尔元件测得的磁感应强度不受干扰。

作为优选，所述的二维移动装置包括安装于底板上的一至三根与亥姆霍兹线圈平行的Y向导轨及设于Y向导轨上的X向导轨，X向导轨上设有左右滑块，所述的Z向导轨连接于左右滑块上。X向导轨可沿Y向导轨移动，左右滑块可沿X向导轨移动，移动X向导轨、左右滑块，就能使霍尔元件在同一平面内获得不同的位置。

作为优选，所述的X向导轨的左右两头通过螺纹连接有螺钉，两侧的Y向导轨中间设有卡槽，所述的螺钉尾部与卡槽卡接。拧松螺钉，移动X向导轨，确定霍尔元件的Y向位置，再拧紧螺钉。调节比较方便，位置确定后又不易偏移。

作为优选，所述的X向导轨的前后侧、上平面均设有凹槽；所述的左右滑块的截面呈倒置的“凹”形，其左右两个内侧面上沿水平方向分别设有两个滑轮，这四个滑轮分别顶住X向导轨的前后侧的凹槽的上平面；左右滑块的顶面也设有一个滑轮，该滑轮压在X向导轨的上平面的凹槽上。五个滑轮在X向导轨的前后侧、上平面的凹槽上滚动，带动左右滑块沿X向导轨移动，减少左右滑块移动时所受的摩擦力，使移动更顺利。

作为优选，所述的X向导轨、Y向导轨、Z向导轨上分别设有位置指示标尺。无需另外再使用尺子，就能快速从三个位置指示标尺上获得霍尔元件的三维空间坐标。

作为优选，所述的两个支架之间的底板上设有滑槽，其中的一个支架通过螺钉安装于滑槽上。拧松螺钉，沿滑槽移动支架，再拧紧。便于改变两个亥姆霍兹线圈的间距，从而测量两个通电圆线圈不同间距时的线圈轴线上各点的磁感应强度。

本实用新型的有益效果是：通过在Y向导轨上移动X向导轨、在X向导轨上移动左右滑块、在Z向导轨上移动上下滑块，可改变霍尔元件在三维空间中的位置，从而可测量亥姆霍兹线圈三维空间的磁感应强度；移动其中一个绕有亥姆霍兹线圈的支架，改变两线圈的间距，可测量两个通电圆线圈不同间距时的线圈轴线上各点的磁感应强度。确保获得全面的亥姆霍兹线圈的磁场分布规律，实验种类多样。

附图说明

图1是本实用新型中测试架的一种立体结构示意图。

图2是本实用新型中X向导轨和左右滑块的连接关系示意图。