Bobines de Helmholtz

Les bobines de Helmholtz, du nom de Hermann Ludwig von Helmholtz, sont un dispositif constitué de deux bobines circulaires de même rayon, parallèles, et placées l'une en face de l'autre à une distance égale à leur rayon. En faisant circuler du courant électrique dans ces bobines, un champ magnétique est créé dans leur voisinage, qui a la particularité d'être relativement uniforme au centre du dispositif dans un volume plus petit que les bobines elles-mêmes. Ce type de bobines est souvent utilisé en physique pour créer des champs magnétiques quasi-uniformes relativement faibles avec peu de matériel. On peut par exemple s'en servir pour éliminer le champ magnétique terrestre afin qu'il ne perturbe pas une expérience. Ce modèle est l'aboutissement d'une succession de travaux qui s'inscrivent dans la lignée de Luigi Galvani et qui avaient pour objectif de comprendre et de reproduire, à des fins pédagogiques, le mécanisme du biosignal en électrophysiologie. On peut modéliser les bobines de Helmholtz par deux associations de spires de rayon , parcourues par un courant et séparées d'une distance (voir champ d'une spire de courant). alt=Champ B bobines Helmholtz|vignette|399x399px|Simulation du champ magnétique produit par deux bobines de Helmholtz dans le plan Oxz. Les deux bobines d'axe Oz sont symbolisées par les traits rouges et sont séparées d'une distance égale à leur rayon. La norme du champ est indiquée en couleur en échelle logarithmique et normalisée. L'orientation du champ est indiquée par les flèches noires. On peut calculer l'expression du champ magnétique, via la loi de Biot et Savart, sur l'axe des bobines à partir du champ créé par une bobine sur son axe à une distance de son centre : où est la perméabilité magnétique du vide. Le champ magnétique d'une bobine de spires dont le plan de la bobine est centré en (champ ) s'écrit tandis que le champ magnétique d'une bobine de n spires dont le plan de la bobine est centré en (champ ) s'écrit Le théorème de superposition (qui découle de la linéarité des équations de Maxwell) nous permet alors d'affirmer que le champ total sur l'axe des bobines est la somme des 2 champs magnétiques précédent, soit On a alors au centre du système un champ magnétique On fait apparaître ici les dépendances de la norme du champ aux paramètre du système.