麥克斯韋線圈

麥克斯韋線圈

麥克斯韋線圈是一個在大體積條件下能產生均勻磁場(或均勻梯度磁場)的裝置。為了紀念蘇格蘭物理學家麥克斯韋。

簡介

一個恆穩的麥克斯韋線圈包含了三個共球面的線圈。

麥克斯韋線圈 麥克斯韋線圈
麥克斯韋線圈 麥克斯韋線圈
麥克斯韋線圈 麥克斯韋線圈
麥克斯韋線圈 麥克斯韋線圈

根據麥克斯韋1873年的原始設計:
每個外線圈的半徑是

,且與中心線圈的距離為:如果中心線圈的半徑是。
稍小的線圈的匝數應該精確等於中心線圈匝數的倍。
這樣的設計阻止了磁場的變化,線圈中心的磁場的前六階導數均為零。
麥克斯韋線圈 麥克斯韋線圈

歷史

麥克斯韋線圈是亥姆霍茲線圈的改進版本:實際上它能提供比亥姆霍茲線圈還要均勻的磁場,但是使用了更多的裝置且增加了複雜性。

梯度場麥克斯韋線圈

麥克斯韋線圈 麥克斯韋線圈
麥克斯韋線圈 麥克斯韋線圈

梯度場麥克斯韋線圈和以上的三個線圈的結構非常相似,但是中心線圈被移除,僅留下較小的兩個線圈。如果兩個線圈的電流是相反的,兩線圈中心的場為均勻梯度磁場。麥克斯韋描述過使用兩個線圈結構在小型測試上可以產生勻力。 這種類型的麥克斯韋線圈類似於亥姆霍茲線圈,區別在於線圈距離從線圈半徑增加到和相反的電流。

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