麦克斯韦线圈

麦克斯韦线圈是一个在大体积条件下能产生均匀磁场（或均匀梯度磁场）的装置。为了纪念苏格兰物理学家麦克斯韦。

麦克斯韦线圈附近的磁场

麦克斯韦线圈是亥姆霍茲線圈的改进版本：实际上它能提供比亥姆霍兹线圈还要均匀的磁场，但是使用了更多的装置且增加了复杂性。

简介

一个恒稳的麦克斯韦线圈包含了三个共球面的线圈。^[1]
根据麦克斯韦1873年的原始设计：^[2]
每个外线圈的半径是${\displaystyle {\sqrt {\frac {4}{7}}}R}$ ，且与中心线圈的距离为：${\displaystyle {\sqrt {\frac {3}{7}}}R}$ 
如果中心线圈的半径是${\displaystyle R}$ .
稍小的线圈的匝数应该精确等于中心线圈匝数的 ${\displaystyle {\frac {49}{64}}}$  倍。
这样的设计阻止了磁场的变化，线圈中心的磁场的前六阶导数均为零。

梯度场麦克斯韦线圈

梯度场麦克斯韦线圈和以上的三个线圈的结构非常相似，但是中心线圈被移除,仅留下较小的两个线圈。^[3] 如果两个线圈的电流是相反的，两线圈中心的场为均匀梯度磁场。麦克斯韦描述过使用两个线圈结构在小型测试上可以产生匀力^[4] 。 这种类型的麦克斯韦线圈类似于亥姆霍兹线圈，区别在于线圈距离从线圈半径 ${\displaystyle R}$ 增加到${\displaystyle {\sqrt {3}}R}$ 和相反的电流。

参见

• 磁场
• 哈尔巴赫阵列（英语：Halbach array）

参考文献

1. Garrett, Milan Wayne, Journal of Applied Physics, 38(6), pp2563-2586
2. Clerk-Maxwell, James. Treatise on Electricity and Magnetism. Oxford: The Clarendon Press. 1873. ISBN 0-486-60636-8.  Page 319.
3. R. Pascone, Manhattan College, T. Vullo and P.T. Cahill (1993) Theoretical and experimental analysis of magnetic field gradients for MRI from IEEE Explore
4. Clerk-Maxwell, James. Treatise on Electricity and Magnetism. Oxford: The Clarendon Press. 1873. ISBN 0-486-60636-8.  Page 333.