Катушка Максвелла: создание однородных магнитных полей
Maxwell coil
Катушка Максвелла: создание однородного магнитного поля. Улучшенная версия катушки Гельмгольца для научных исследований и экспериментов. Конструкция и параметры.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Устройство, используемое для создания магнитных полей
Device used to produce magnetic fields
Катушка Максвелла – это устройство для создания большого объема практически однородного (или однородного градиента) магнитного поля. Она названа 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 требует большего количества материала и более сложной конструкции.
A Maxwell coil is a device for producing a large volume of almost constant (or constant gradient) magnetic field. It is named in honour of the Scottish physicist James Clerk Maxwell. A Maxwell coil is an improvement of a Helmholtz coil: in operation it provides an even more uniform magnetic field (than a Helmholtz coil), but at the expense of more material and complexity.
Описание
Набор катушек Максвелла с постоянным полем состоит из трех катушек, ориентированных на поверхности воображаемой сферы. Согласно оригинальной конструкции Максвелла 1873 года, каждая из внешних катушек должна иметь радиус , а расстояние от плоскости центральной катушки радиусом .
A constant field Maxwell coil set consists of three coils oriented on the surface of a virtual sphere. According to Maxwell's original 1873 design: each of the outer coils should be of radius , and distance from the plane of the central coil of radius
Максвелл указал количество витков равным 64 для центральной катушки и 49 для внешних катушек. Хотя Максвелл прямо не указал, что ток для катушек поступает из одного источника, его работа описывала создание чувствительного гальванометра, предназначенного для обнаружения единого источника тока. Следовательно, число витков с током для каждой из меньших катушек должно быть в точности 3/4 от числа витков большей катушки.
Maxwell specified the number of windings as 64 for the central coil and 49 for the outer coils. Though Maxwell did not specifically state that current for the coils came from the same source, his work was specifically describing the construction of a sensitive galvanometer designed to detect a single current source. It follows that the ampere turns for each of the smaller coils must be exactly of the turns of the larger.
Коечка Максвелла с градиентным полем
Койл Максвелла с градиентным полем по сути имеет ту же геометрию, что и описанная выше конфигурация из трех катушек, но с удаленной центральной катушкой, оставляя только две меньшие катушки. Если поменять направление тока в одной из катушек, то вблизи центра этих двух катушек создается однородное градиентное магнитное поле. Максвелл описал использование двухкатушечной конфигурации для создания равномерной силы на небольшую тестовую катушку. Койл Максвелла этого типа аналогичен койлу Гельмгольца, но с увеличенным расстоянием между катушками от радиуса катушки до, и катушки запитаны токами противоположного направления.
A gradient field Maxwell coil is essentially the same geometry of the 3 coil configuration above, with the central coil removed to leave only the smaller two coils. If the current in one of the coils is reversed, a uniform gradient magnetic field is produced near the centre of the two coils. Maxwell describes the use of the 2 coil configuration for the generation of a uniform force on a small test coil. A Maxwell coil of this type is similar to a Helmholtz coil with the coil distance increased from coil radius to and the coils fed with opposite currents.