Was ist das besondere an einer Helmholtzspule?
Okay, es sind 2 kleine Spulen hintereinander. Aber wo ist der Unterschied? Ich habe irgendwo gelesen, dass an ein homogenes Magnetfeld rankommt.
Aber sind 2 Spulen hintereinander nicht exakt gleich homogen wie eine einzelne lange Spule? Und die zwei Spulen haben ja auch noch Luft dazwischen, ist das an dieser Stelle nicht auch noch zusätzlich inhomogen, im Gegensatz zu einer einzigen langen Spule?
Oder habe ich das komplett falsch verstanden und der Unterschied ist ein anderer?
4 Antworten
genau das ist das Besondere an einer Helmholtz-Spule: nämlich dass das Magnetfeld im Inneren homogen ist, so als ob es eine lange Zylinderspule wäre - aber man braucht eben viel weniger Material
Bei der Helmholtz-Spule haben die beiden Spulen einen Abstand vom Radius.
Größere Abstände ergeben zur Spulenmitte kleinere Feldstärken,
kleinere Abstände ergeben größere Feldstärken.
Das ist die einfachste Spulenanordnung mit einer möglichst homogenen magnetischen Feldstärke zwischen den Spulen. Die Funktion ist ein Magnetfeld mit möglichst gleichmäßiger Stärke und Richtung zu erzeugen.
Im Idealfall ist das Magnetfeld homogener als das Magnetfeld einer einzelnen langen Spule, weil die inhomogene Feldverteilung an den Enden der einzelnen Spulen verringert wird, wodurch das Magnetfeld im Zentrum nahezu homogen ist.
Anwendungsbeispiele:
Bestimmung der Elektronenladung,
Erzeugung feldfreier Räume durch Abschirmung des Erdmagnetfelds,
Kalibrierung von Magnetfeldsonden und Magnetometern,
Hochfrequenz-Spule und Maxwell-Spule für MRT,
Elektrochemie, Teilchenphysik, experimentelle Physik
Magnetische Flussdichte im Zentrum:
Der Abstand beider Spulen muss gleich dem Radius sein.
Der Vorteil ist, dass man in der Mitte reinschauen kann (google mal "Fadensstrahlrohr")
Die Helmholtz-Spule ermöglicht, ein Magnetfeld zu bauen, an das man von den Seiten aus herankann.
Uns hat man im Physikunterricht beispielsweise gezeigt, wie das ist, wenn man ein Elektron in ein Magnetfeld schießt. Es wird dann durch das Magnetfeld abgelenkt.
Für den Versuchsaufbau macht das einen großen Unterschied, ob überall Spule ist, oder ob zwischen den Spulen eine Lücke ist, in die man andere Geräte positionieren kann.