Катушка Максвелла

Модуль магнитного поля вокруг катушки Максвелла

Катушка Максвелла — это устройство для создания большого объема почти постоянного (или постоянного градиента) магнитного поля . Он назван в честь шотландского физика Джеймса Клерка Максвелла .

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

Описание

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 иметь радиус ${\sqrt {\frac {4}{7}}}R$ и расстояние ${\sqrt {\frac {3}{7}}}R$ от плоскости центрального витка радиуса $R$ .

Максвелл определил количество витков 64 для центральной катушки и 49 для внешних катушек. Хотя Максвелл конкретно не заявлял, что ток для катушек поступает из одного и того же источника, его работа конкретно описывала конструкцию чувствительного гальванометра, предназначенного для обнаружения единственного источника тока. Отсюда следует, что ампер-витки для каждой из меньших катушек должны быть точно ${\frac {49}{64}}$ витков большего.

Катушка Максвелла градиентного поля

Катушка Максвелла с градиентным полем по существу имеет ту же геометрию, что и конфигурация с тремя катушками, описанную выше, с удаленной центральной катушкой, чтобы остались только две меньшие катушки. ^[3] Если ток в одной из катушек меняется на противоположный, вблизи центра двух катушек создается магнитное поле с равномерным градиентом. Максвелл описывает использование конфигурации с двумя катушками для создания равномерной силы на небольшой испытательной катушке. ^[4] Катушка Максвелла этого типа аналогична катушке Гельмгольца , в которой расстояние между катушками увеличивается от радиуса катушки. $R$ к ${\sqrt {3}}R$ и катушки питаются противоположными токами.

См. также

Ссылки

^ Гарретт, Милан Уэйн (1967). «Системы толстых цилиндрических катушек для сильных магнитных полей с однородностью поля или градиента 6-20-го порядка». Журнал прикладной физики . 38 (6): 2563–2586. Бибкод : 1967JAP....38.2563G . дои : 10.1063/1.1709950 .
^ Клерк-Максвелл, Джеймс (1873). Трактат об электричестве и магнетизме . Том. 2. Оксфорд: Кларендон Пресс. п. 319. ИСБН 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 из IEEE Explore.
^ Клерк-Максвелл, Джеймс (1873). Трактат об электричестве и магнетизме . Том. 2. Оксфорд: Кларендон Пресс. п. 333. ИСБН 978-0-486-60636-1 .

[1] Гарретт, Милан Уэйн (1967). «Системы толстых цилиндрических катушек для сильных магнитных полей с однородностью поля или градиента 6-20-го порядка». Журнал прикладной физики . 38 (6): 2563–2586. Бибкод : 1967JAP....38.2563G . дои : 10.1063/1.1709950 .

[2] Клерк-Максвелл, Джеймс (1873). Трактат об электричестве и магнетизме . Том. 2. Оксфорд: Кларендон Пресс. п. 319. ИСБН 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 из IEEE Explore.

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

[1]

[2]

[3]

[4]