Катушка Максвелла - Maxwell coil

Силовые линии магнитного поля вокруг катушки Максвелла

Модуль магнитного поля вокруг катушки Максвелла

А Катушка Максвелла это устройство для производства большого объема почти постоянного (или постоянного градиента) магнитное поле. Назван в честь шотландского физика. Джеймс Клерк Максвелл.

Катушка Максвелла является улучшением Катушка Гельмгольца: в работе он обеспечивает еще более однородное магнитное поле (чем катушка Гельмгольца), но за счет большего количества материала и сложности.

Описание

Геометрия катушек Максвелла

Набор катушек Максвелла постоянного поля состоит из трех катушек, ориентированных на поверхности виртуальной сферы.^[1] Согласно оригинальному проекту Максвелла 1873 года:^[2] каждая из внешних катушек должна быть радиуса ${ displaystyle { sqrt { frac {4} {7}}} R}$ , и расстояние ${ displaystyle { sqrt { frac {3} {7}}} R}$ из плоскости центральной катушки радиуса ${ displaystyle R}$ .

Максвелл определил количество витков как 64 для центральной катушки и 49 для внешних катушек. Хотя Максвелл специально не заявлял, что ток для катушек исходит от одного и того же источника, в его работе конкретно описывалась конструкция чувствительного гальванометра, предназначенного для обнаружения одного источника тока. Отсюда следует, что ампер-витки для каждой из меньших катушек должно быть точно ${ displaystyle { frac {49} {64}}}$ из витков большего.

Катушка Максвелла с градиентным полем

Катушка Максвелла с градиентным полем, по существу, имеет ту же геометрию, что и конфигурация с 3 катушками, описанная выше, с удаленной центральной катушкой, чтобы оставить только две меньшие катушки.^[3] Если ток в одной из катушек меняется на противоположное, вблизи центра двух катушек создается магнитное поле с однородным градиентом. Максвелл описывает использование конфигурации с двумя катушками для создания однородной силы на небольшой испытательной катушке.^[4] Катушка Максвелла этого типа похожа на Катушка Гельмгольца с увеличением расстояния катушки от радиуса катушки ${ displaystyle R}$ к ${ displaystyle { sqrt {3}} R}$ и катушки питаются противоположными токами.

Смотрите также

использованная литература

^ Гаррет, Милан Уэйн (1967). «Системы толстых цилиндрических катушек для сильных магнитных полей с полевыми или градиентными однородностями 6-20 порядков». Журнал прикладной физики. 38 (6): 2563–2586. Bibcode:1967JAP .... 38.2563G. Дои:10.1063/1.1709950.
^ Клерк-Максвелл, Джеймс (1873). Трактат об электричестве и магнетизме. 2. Оксфорд: Кларендон Пресс. п. 319. ISBN 978-0-486-60636-1.
^ Р. Пасконе, Манхэттенский колледж, Т. Вулло и П.Т. Кэхилл (1993) Теоретический и экспериментальный анализ градиентов магнитного поля для МРТ от IEEE Исследовать
^ Клерк-Максвелл, Джеймс (1873). Трактат об электричестве и магнетизме. 2. Оксфорд: Кларендон Пресс. п. 333. ISBN 978-0-486-60636-1.

[1] Гаррет, Милан Уэйн (1967). «Системы толстых цилиндрических катушек для сильных магнитных полей с полевыми или градиентными однородностями 6-20 порядков». Журнал прикладной физики. 38 (6): 2563–2586. Bibcode:1967JAP .... 38.2563G. Дои:10.1063/1.1709950.

[2] Клерк-Максвелл, Джеймс (1873). Трактат об электричестве и магнетизме. 2. Оксфорд: Кларендон Пресс. п. 319. ISBN 978-0-486-60636-1.

[3] Р. Пасконе, Манхэттенский колледж, Т. Вулло и П.Т. Кэхилл (1993) Теоретический и экспериментальный анализ градиентов магнитного поля для МРТ от IEEE Исследовать

[4] Клерк-Максвелл, Джеймс (1873). Трактат об электричестве и магнетизме. 2. Оксфорд: Кларендон Пресс. п. 333. ISBN 978-0-486-60636-1.

[1]

[2]

[3]

[4]