Comsol亥姆霍兹线圈的磁场设计
本文摘要（由AI生成）：
这段文字是关于 Comsol 亥姆霍兹线圈的磁场设计的中文摘要，具体包括：
亥姆霍兹线圈的定义、磁场特点和应用领域。
利用 Comsol 软件对亥姆霍兹线圈进行三维模型电磁场模拟计算，介绍了模型简介、物理场边界条件设置、网格剖分及质量分布等。
展示了亥姆霍兹线圈的电磁场分布，并给出了线圈中心电磁场参数随时间的变化情况。
亥姆霍兹线圈；磁场计算；交流线圈；Comsol仿真；数值模拟
如果有一对相同的，相互平行且同轴的载流圆形线圈，并且在相同方向上通过电流，则当线圈间距等于线圈半径时，两个载流子的总磁场 线圈在轴的中点附近的大范围内均匀。因此它在生产和科学研究中具有较大的实用价值，经常被用作弱磁场的测量标准，这对线圈称为亥姆霍兹线圈。以德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹的名字命名。
典型的单轴亥姆霍兹线圈由匝数相同，线圈缠绕方法相同且半径等于线圈螺距的两个线圈组成，亥姆霍兹线圈可以根据不同的应用产生静态的DC或AC磁场。亥姆霍兹线圈通常用于产生具有相对较大的指定体积和较高均匀性但相对较弱的磁场值的磁场。
亥姆霍兹线圈是一对彼此平行的相同的圆形线圈。两个线圈之间的距离等于线圈半径，并且绕组方法使流过两个线圈的电流方向相同。这种缠绕方法在两个线圈之间产生均匀的磁场，该磁场的主要成分平行于两个线圈的轴。亥姆霍兹线圈的均匀区域体积大，使用空间宽并且易于操作。它可以实现一维，二维和三维组合磁场，并可以提供交，直流磁场。电流与磁场具有良好的线性关系。
亥姆霍兹磁场的产生可以是静态的时变直流或交流磁场，具体取决于应用领域。适用于各种科研院所，大学和企业进行材料磁性或测试实验，适用于材料，电子，生物学，医学，航空航天，化学，应用物理学等学科。其主要目的：产生标准磁场；抵消和补偿，地磁环境模拟，磁屏蔽效果的确定，电磁干扰模拟实验，霍尔探头和各种磁力计的校准，生物磁场的研究以及材料的磁性能的研究。亥姆霍兹线圈的应用范围包括消除地球磁场，产生用于实验的磁场以及需要此类磁场的应用。取决于应用领域，所产生的亥姆霍兹磁场可以是静磁场，随时间变化的直流磁场或交流磁场。
搭建了线圈直径不同的2对霍姆赫兹线圈三维几何模型，使用 Comsol软件对霍姆赫兹线圈三维模型进行电磁场模拟计算。线圈放置在无限空间内，采用无限元域来模拟无限空间；线圈中心位置放置一小正方体用于检测线圈激发的电磁场大小；2组线圈分别施加电流方向相同的正弦交流电，仿真状态为瞬态仿真，具体计算模型和材料参数设置如图2和3所示。
物理场及边界条件设置如图4所示，网格剖分及质量分布如图5所示。
计算得到赫姆霍兹线圈的电磁场分布，线圈中心电磁场参数如下所示。
