Cewka Maxwella

Cewka Maxwellacewka przeznaczona do wytwarzania pola magnetycznego stałego (lub o stałym gradiencie) o wysokim natężeniu. Nazwa upamiętnia szkockiego fizyka Jamesa Clerka Maxwella.

Linie indukcji pola magnetycznego wokół cewki Maxwella
Rozkład pola magnetycznego wokół cewki Maxwella

Cewka Maxwella stanowi rozwinięcie konstrukcyjne cewki Helmholtza: cewka Maxwella jest zdolna do wytwarzania w czasie swojego działania pola magnetycznego o znacznie większej jednorodności niż cewka Helmholtza. Większą jednorodność otrzymuje się jednak kosztem złożoności konstrukcji oraz konieczności większego zużycia materiałów.

OpisEdytuj

Cewka Maxwella wytwarzająca stałe pole zbudowana jest z układu trzech cewek zorientowanych na powierzchni umyślonej sfery[1].

Zgodnie z oryginalnym projektem Maxwella z 1873 r.[2] każda z cewek zewnętrznych powinna mieć promień przekroju równy   i odległość od płaszczyzny cewki środkowej o promieniu   równą   Liczba amperozwojów każdej z mniejszych cewek powinna wynosić dokładnie   liczby amperozwojów cewki środkowej. Taki układ pozwala na usunięcie zmienności pola magnetycznego, aż do jego pochodnej szóstego rzędu w odniesieniu do położenia, w pobliżu środka umyślonej sfery.

Cewka Maxwella o polu gradientowymEdytuj

Cewka Maxwella o polu gradientowym charakteryzuje się zasadniczo zbliżoną geometrią do wyżej opisanej cewki trójuzwojeniowej, jednak w porównaniu z nią pozbawiona jest cewki środkowej[3]. Jeżeli prąd w jednej z cewek zmienia swój kierunek, to powstaje pole magnetyczne o stałym gradiencie w pobliżu środka dwóch cewek. Maxwell opisał wykorzystanie układu dwóch cewek do wytwarzania stałego natężenia pola magnetycznego wokół cewki testowej o niewielkim rozmiarze[4]. Cewka Maxwella w tym wykonaniu jest zbliżona do cewki Helmholtza z odległością między cewkami zwiększoną z wartości równej promieniowi cewki   do   i cewkami zasilanymi prądami o przeciwsobnym kierunku.

PrzypisyEdytuj

  1. Milan Wayne Garrett. Thick Cylindrical Coil Systems for Strong Magnetic Fields with Field or Gradient Homogeneities of the 6th to 20th Order. „Journal of Applied Physics”. 38 (6), s. 2563–2586, 1967. DOI: 10.1063/1.1709950. Bibcode1967JAP....38.2563G (ang.). 
  2. James Clerk-Maxwell: Treatise on Electricity and Magnetism. T. 2. Oxford: The Clarendon Press, 1873, s. 319. ISBN 978-0-486-60636-1. (ang.)
  3. R. Pascone, Manhattan College, T. Vullo and P.T. Cahill (1993) Theoretical and experimental analysis of magnetic field gradients for MRI z IEEE Explore.
  4. James Clerk-Maxwell: Treatise on Electricity and Magnetism. T. 2. Oxford: The Clarendon Press, 1873, s. 333. ISBN 978-0-486-60636-1. (ang.)