Катушка Максвелла

Силовые линии магнитного поля вокруг катушки Максвелла

Модуль магнитного поля вокруг катушки Максвелла

Максвелл катушка представляет собой устройство для получения большого объема почти постоянной (или постоянного градиента) магнитного поля . Он назван в честь шотландского физика Джеймса Клерка Максвелла .

Катушка Максвелла является усовершенствованием катушки Гельмгольца : при работе она обеспечивает еще более однородное магнитное поле (чем катушка Гельмгольца), но за счет большего количества материала и сложности.

Описание [ править ]

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 , а расстояние от плоскости центральной катушки должно быть радиуса . ${\ displaystyle {\ sqrt {\ frac {4} {7}}} R}$ ${\ displaystyle {\ sqrt {\ frac {3} {7}}} R}$ ${\ displaystyle R}$

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 каждой из меньших катушек должны быть точно равны виткам большей. ${\ displaystyle {\ frac {49} {64}}}$

Катушка Максвелла с градиентным полем [ править ]

Катушка Максвелла с градиентным полем, по существу, имеет ту же геометрию, что и конфигурация с тремя катушками 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 катушку Гельмгольца с расстоянием между катушками, увеличенным от радиуса катушки до, а катушки питаются противоположными токами. ${\ displaystyle R}$ ${\ displaystyle {\ sqrt {3}} R}$

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Гарретт, Милан Уэйн (1967). «Системы толстых цилиндрических катушек для сильных магнитных полей с полевыми или градиентными однородностями от 6-го до 20-го порядка». Журнал прикладной физики . 38 (6): 2563–2586. Bibcode : 1967JAP .... 38.2563G . DOI : 10.1063 / 1.1709950 .
^ Клерк-Максвелл, Джеймс (1873). Трактат об электричестве и магнетизме . 2 . Оксфорд: The Clarendon Press. 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 Explore
^ Клерк-Максвелл, Джеймс (1873). Трактат об электричестве и магнетизме . 2 . Оксфорд: The Clarendon Press. п. 333. ISBN 978-0-486-60636-1.

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

[2] Клерк-Максвелл, Джеймс (1873). Трактат об электричестве и магнетизме . 2 . Оксфорд: The Clarendon Press. 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 Explore

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

[1]