высокочастотное магнитное поле это
Высокочастотные электромагнитные поля, источники их возникновения
Низкочастотные электромагнитные поля, источники их возникновения.
Электромагнитные поля естественных источников.
Основными естественными электромагнитными полями являются атмосферное электричество, постоянное магнитное поле Земли и геомагнитные поля, возникающие при взаимодействии земного магнитного поля с межпланетной средой. Атмосферное электричество — это электрические явления в земной атмосфере. В воздухе всегда имеются положительные и отрицательные электрические заряды — ионы, которые возникают под действием лучей радиоактивных веществ, космических лучей и ультрафиолетового излучения Солнца. Ионы подвижны и поэтому могут переносить электрические заряды, т. е. создают электропроводность воздуха. Земной шар заряжен отрицательно; между ним и атмосферой имеется большая разность потенциалов.
Самая опасная низкочастотная составляющая электромагнитного поля (до 100 Гц) способствует изменению биохимической реакции в крови на клеточном уровне, что может привести к возникновению у человека симптомов раздражительности, нервного напряжения и стресса, вызывать осложнения в протекании беременности и в несколько раз увеличить вероятности выкидышей. Низкочастотная составляющая электромагнитного поля способствует нарушению репродуктивной функции и возникновению рака.Статические и низкочастотные электромагнитные поля могут являться причиной кожных заболеваний (угревая сыпь, себорроидная экзема, розовый лишай и др.), болезней сердечно-сосудистой системы и кишечножелудочного тракта. Поле воздействует на белые кровяные тельца, что приводит к возникновению опухолей, в том числе и злокачественных. Негативное воздействие на организм человека оказывают световые эффекты на экране мониторов. Световые блики, дрожание и мерцание изображения.
источники высокочастотных излучений (от 3кГц до 300 ГГц и выше):
49Воздействие электромагнитных полей на организм человека: тепловое, специфическое.
При облучении человека электромагнитными волнами в теле человека начинает протекать переменный электрический ток. В биологических тканях по мимо обычных биохимических процессов начинают протекать различные электрохимические процессы, которые нарушают химизм клеток.
Тепловой эффект является следствием поглощения тканями энергии электромагнитного поля. Чем больше напряженность поля и время действия, тем сильнее эффект. Электромагнитные поля наиболее интенсивно действуют на органы с большим содержанием воды. Зачастую эти же органы обладают и слабой терморегуляцией (глаза, хрусталик глаза, мозг, почки, желчный пузырь, желудок), так что для них электромагнитные поля наиболее опасны.
Специфическое воздействие: электромагнитные поля изменяют ориентацию молекулы или цепей молекул в соответствии с направлением силовых линий поля, тем самым ослабляют биохимическую активность белковых молекул, приводят к изменению структуры клеток крови, ее состава, эндокринной системы, к трофическим заболеваниям (например, выпадение волос, ломкость ногтей и др).
Нервная система одна из наиболее чувствительных систем в организме человека к воздействию ЭМП. Так же происходит ухудшение иммунной и эндокринной систем и функциональное изменение сердечно-сосудистой системы.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Что такое аппараты для магнитотерапии
И стоит ли их покупать
Официальная медицина вообще не знает понятия «магнитотерапия».
Обычно под магнитотерапией подразумевают все физиотерапевтические методы лечения, профилактики и реабилитации после болезней при помощи магнитного поля.
Попытки лечиться при помощи магнитов человечество предпринимает уже очень давно. Сначала люди использовали естественные источники магнитных полей вроде магнитной железной руды, из которой делали лечебные магниты.
Со временем человечество разобралось с тем, как работает магнитное поле, и создало диагностические методики — магнитокардиографию, магнитоэнцефалографию, магнитомиографию и, в конце концов, магнитно-резонансную томографию — МРТ.
Краткая история применения магнитов в медицине — статья в Neuro Endocrinol Lett
Методам лечения магнитами повезло меньше. Доказательная медицина знает только один способ лечения при помощи магнитов — транскраниальную магнитную стимуляцию, или TMS, при которой на мозг воздействуют с помощью импульсов очень сильного магнитного поля. TMS применяют при лечении некоторых неврологических и психиатрических расстройств.
Остальные методы терапевтической магнитной стимуляции относятся к разряду экспериментальных. Что не мешает некоторым компаниям создавать аппараты для домашней магнитотерапии и активно их продавать.
Как понять, что перед вами аппарат для магнитотерапии
Часто в продаже можно встретить два типа домашних приборов и устройств, принцип действия которых основан на воздействии магнитного поля: аппараты для лечения импульсным магнитным полем или статическим магнитным полем.
Аппараты для лечения импульсным магнитным полем
В нашей стране все эти приборы обычно называют просто устройствами для магнитной физиотерапии, принцип действия которых основан на импульсном магнитном поле или на переменном магнитном поле. Однако разница на самом деле есть. Причем достаточная, чтобы эффективность этих устройств проверяли в различных исследованиях.
Зарубежные устройства, которые можно встретить, например, на «Алиэкспрессе», делятся на два типа.
Для стимуляции высокочастотным импульсным магнитным полем. Принцип действия похож на аппараты для транскраниальной магнитной стимуляции. Только предназначены эти аппараты не для головы, а для всего остального тела.
Синонимы: аппараты периферической магнитной стимуляции (PMS), приборы для чрескожной магнитной стимуляции.
Для стимуляции низкочастотным импульсным магнитным полем. Принцип действия похож на аппараты PMS, только магнитное поле, которое в них используют, имеет более низкую пиковую напряженность.
Синонимы: приборы для лечения импульсным электромагнитным полем (PEMF), устройства для магнитной стимуляции в слабом поле (LFMS), аппараты терапевтического магнитного резонанса (TMR).
Как выглядят. Большинство приборов для лечения низкочастотным магнитным полем работают от сети и выглядят как старые советские приборы: обычно это пластиковые коробочки с проводами. Некоторые по виду похожи на фен, компьютерную мышь или массажер-гирлянду — ими нужно водить по больному месту или накладывать на тело. У других есть ремешки — их нужно крепить на тело. Приборы для лечения высокочастотным магнитным полем выглядят более современно — например, как кресло с футуристическим дизайном.
Сколько стоят. Низкочастотные — от 2 000 до 250 000 рублей, высокочастотные — до 2 000 000 рублей.
Принцип действия. В основе прибора — катушка, через которую течет электрический ток, создающий магнитное поле. Никто не знает наверняка, как магнитное поле высокой и низкой частоты воздействует на организм. Но считается, что оно способно стимулировать отростки нервных клеток, воздействовать на рецепторы, отвечающие за чувствительность мышц к боли, и запустить деление клеток и восстановление тканей.
Эффективность периферической магнитной стимуляции пока не доказана — книга из базы знаний StatPearls Publishing
Доказательства эффективности. Влияние импульсного магнитного поля на сердечно-сосудистые заболевания и болезни, связанные с микробами, никто не проверял.
Аппараты для лечения импульсным магнитным полем не помогают при заболеваниях опорно-двигательного аппарата — отчет канадского Управления по оценке технологий здравоохранения Британской Колумбии
Возможности магнитотерапии исследовали в основном в области травматологии и выяснили: лечение что высокочастотным, что низкочастотным импульсным током одинаково неэффективно при травмах мягких тканей, язвах кожи, повреждениях нервов, некрозе костей, воспалении сухожилий, болях при артрозе и других заболеваниях опорно-двигательного аппарата.
Влияние этих методов на организм исследовали и по отдельности.
Высокочастотный магнитный ток:
Американский аналог Роспотребнадзора — Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) — даже запретило одному из производителей рекламировать аппарат в качестве средства реабилитации после инсульта, церебрального паралича и травм спинного мозга.
Низкочастотный магнитный ток:
Чего ожидать от лечения. Лечение высокочастотным магнитным полем, судя по всему, не работает вообще. Не доказано, что от лечения низкочастотным магнитным полем может быть реальная польза для пациентов. Животным аппараты для лечения импульсным магнитным током тоже не помогают.
Устройства для лечения статическим магнитным полем
Основа таких устройств — постоянные магниты, примерно такие, какие мы крепим на холодильники. Описание принципа действия может быть самым фантастическим, но в нем обязательно встретятся слова «магнитный», «магнит» или «магнитостимуляция».
Как выглядят. Большая часть устройств на магнитах на медицинские приборы не похожа — они выглядят как безделушки: кольцо, подстаканник, палочка, браслет, стельки, коврик и даже матрас.
От чего обещают вылечить. Боль в мышцах, суставах и позвоночнике, усталость после умственной или физической работы, стрессовых ситуаций, остеохондроз, дископатия, спондилез, боли в груди, межреберная невралгия, пролежни, головная боль, геморрой, тяга к курению.
Принцип действия. Никто — даже сторонники альтернативных методов лечения — не понимает, как это в принципе может работать.
Статичные магниты не помогают — сайт скептиков Калифорнии
Авторы некоторых изобретений считают, что наложенный на кожу магнит способен притягивать и отталкивать положительно и отрицательно заряженные ионы в крови. Это якобы повышает давление в месте воздействия и таким образом стимулирует кровоток. Однако даже мощный электрический магнит в аппарате МРТ изменяет давление в сосудах человека менее чем на 0,2%. У маленького стационарного магнитика в кольце (и даже большого магнита в матрасе) просто не хватит мощности, чтобы хоть как-то повлиять на кровоток.
Выдвигались гипотезы, что статистическое магнитное поле способно воздействовать на скорость химических реакций и состояние внутриклеточной воды. Однако ни один из этих эффектов не удалось обнаружить у живых организмов.
Производители «магнитов от курения» честно пишут, что магниты воздействуют на организм как иглы при акупунктуре, но без игл.
Убедительные доказательства эффективности акупунктуры (что с иглами, что с магнитами) — отсутствуют. Судя по всему, это работает не лучше, чем театрализованное плацебо.
Доказательства эффективности акупунктуры отсутствуют — статья BMJ и статья JAMA
Чего ожидать от лечения. Ничего, кроме эффекта плацебо. Нет никаких оснований предполагать, что статическое магнитное поле способно хоть как-то воздействовать на здоровье человека.
Надежда, здравствуйте! Я читал работы советских ученых. Но важно понимать, что все они были созданы в XX веке, когда принципы доказательной медицины еще не были распространены. В результате разработки не только советских, но и ученых из других стран того же периода не проверялись в двойных слепых плацебо-контролируемых исследованиях. В середине XX века в советской России не было традиции проверять эффективность изобретений, уже поступивших в физиотерапевтический кабинет. Например, никому просто не приходило в голову сравнить воздействие включенного и отключенного аппарата на две группы пациентов.
В результате аппараты, эффективность которых была основана исключительно на эффекте плацебо, оставались в физиотерапевтических кабинетех на долгие годы. А поскольку физиотерапия очень нравилась хроническим пациентам, лечить которых в те времена все равно было нечем, у руководства клиник не было повода от нее отказываться.
У советской науки была еще одна важная особенность: она создавалась в условиях изоляции от мирового научного сообщества. Во всем мире неэффективность какого-то метода лечения довольно быстро становится достоянием медицинской общественности. Научная среда очень конкурентна, потому что ученые постоянно проверяют, работают ли достижения коллег. Если одной группе ученых не удалось воспроизвести результаты другой — это повод пересмотреть их, а иногда — и изъять статью из научного журнала.
Но поскольку ученые из других стран не проверяли изобретения советских ученых, узнать о неэффективности определенных методик им было просто неоткуда.
Это не говорит о том, что советская наука была хуже, а советские ученые — более слабыми и менее талантливыми, чем их зарубежные коллеги. Просто это была особенность тогдашней политической системы, которая наложила на российские медицинские традиции свой отпечаток. Важно это учитывать и не «тащить» в будущее ошибки прошлого)
Что такое электромагнитное излучение и как оно влияет на человека
Что такое электромагнитное излучение?
Электромагнитное излучение – это колебания электрического и магнитного полей. Скорость распространения в вакууме равна скорости света (около 300 000 км/с). В других средах скорость распространения излучения меньше.
Электромагнитное излучение классифицируется по частотным диапазонам. Границы между диапазонами весьма условны, в них нет резких переходов.
Волны видимого света очень короткие и высокочастотные. Длина таких волн – одна миллиардная часть метра или один миллиард нанометров. Видимый свет от Солнца – своеобразный коктейль, в котором смешаны три основных цвета: красный, желтый и синий.
ВАЖНО! Необходимо избегать рентгеновского и гаммы-излучений, так как они представляют для человека потенциальную опасность.
Шкала электромагнитных излучений
Процессы, происходящие в космосе, и объекты, которые там находятся, порождают электромагнитные излучения. Шкала волн является методом регистрации электромагнитных излучений.
Детальная иллюстрация спектрального диапазона представлена на рисунке. Границы на такой шкале условны.
Основные источники электромагнитного излучения
Излучение от бытовых электроприборов
Широко распространенными источниками электромагнитного излучения являются бытовые приборы, которые находятся у нас дома.
Установленные нормы ЭМИ для человека
Каждый орган в нашем теле вибрирует. Благодаря вибрации вокруг нас создается электромагнитное поле, содействующее гармоничной работе всего организма. Когда на наше биополе воздействуют другие магнитные поля, это вызывает в нем изменения. Иногда организм справляется с влиянием, иногда – нет. Это становится причиной ухудшения самочувствия.
Даже большое скопление людей создает электрический заряд в атмосфере. Полностью изолироваться от электромагнитного излучения невозможно. Есть допустимый уровень ЭМИ, который лучше не превышать.
Вот безопасные для здоровья нормы:
При таких частотах работают гаджеты, радио- и телеаппаратура.
Воздействие электромагнитных лучей на человека
Нервная система чрезвычайна чувствительна к влиянию электромагнитных лучей: нервные клетки уменьшают свою проводимость. В результате ухудшается память, притупляется чувство координации.
При воздействии ЭМИ на человека не только подавляется иммунитет – он начинает атаковать организм.
ВАЖНО! Для беременных женщин электромагнитное излучение представляет особую опасность: снижается скорость развития плода, появляются дефекты в формировании органов, велика вероятность преждевременных родов.
Защита от электромагнитных излучений
Как проверить уровень электромагнитного излучения в домашних условиях
Точно обрисовать, как обстоят дела с электромагнитным излучением в вашем доме, могут только специалисты. Когда в службу СЭС поступает объявление о превышении допустимой нормы ЭМИ, на место выезжают работники со специальными приборами, позволяющими получить точные данные. Показатели обрабатываются. Если они завышены, предпринимаются определенные меры. Первым делом выясняют причину неполадки. Это может быть ошибка в строительстве, проектировании, неправильная эксплуатация.
Использование катушек Гельмгольца для генерации высокочастотных магнитных полей
Высокочастотные катушки Гельмгольца часто используются для генерации однородных, но изменяющихся во времени высокочастотных магнитных полей. Они востребованы во множестве приложений, например, для измерения степени восприимчивости устройств к внешнему магнитному полю, при калибровке приборов, а также в научных экспериментах. Для генерации требуемого магнитного поля при помощи катушек Гельмгольца необходим высокочастотный драйвер [1]. Поскольку плотность магнитного потока пропорциональна электрическому току, для генерации мощного магнитного поля необходим большой ток. Однако на высоких частотах импеданс катушки также становится высоким.
Для заданной амплитуды напряжения драйвера ток катушки обратно пропорционален ее импедансу. Таким образом, ток и частота являются двумя факторами, противоположно влияющими на величину магнитного поля. Получить высокочастотное магнитное поле очень сложно. В этой статье обсуждаются три способа получения мощного высокочастотного магнитного поля с помощью катушек Гельмгольца.
Введение в высокочастотные катушки Гельмгольца
Катушки Гельмгольца, названные в честь немецкого физика Германа фон Гельмгольца (Hermann von Helmholtz), состоят из двух идентичных параллельных электромагнитных катушек, центры которых зеркально, как показано на Рисунке 1, расположены на одной оси. Проходя через обе высокочастотные катушки Гельмгольца в одинаковом направлении, электрический ток создает между ними магнитное поле с высокой степенью однородности по всем трем измерениям. Такие катушки часто используются для нейтрализации фонового магнитного поля (поля Земли), при измерениях и калибровке, а также для испытания электронного оборудования на восприимчивость к магнитным полям.
 | |
| Рисунок 1. | Одноосевые высокочастотные катушки Гельмгольца состоят из пары катушек радиусом R, разнесенных на расстояние, равное радиусу. |
Схема и конструкция катушек Гельмгольца
Высокочастотные катушки Гельмгольца состоят из двух катушек. Поскольку две магнитные катушки конструируются так, чтобы быть идентичными, при равенстве радиуса катушек расстоянию между ними образуется однородное магнитное поле. Две катушки соединены последовательно таким образом, чтобы их питал одинаковый ток, который создавал бы два одинаковых магнитных поля. При сложении два поля создают однородное магнитное поле в цилиндрическом объеме в центре пространства между двумя параллельными катушками.
Это однородное поле занимает объем пространства цилиндрической формы, имеющий радиус приблизительно равный 25% от радиуса катушки (R), и длину в 50% от расстояния между катушками. Высокочастотные катушки Гельмгольца могут быть одно-, двух- и трехкоординатными. Многокоординатные магнитные катушки генерируют магнитные поля во всех направлениях трехмерного пространства внутри пары Гельмгольца. Чаще всего высокочастотные катушки Гельмгольца имеют круглую форму. Распространены также квадратные катушки Гельмгольца.
Расчет магнитного поля катушек Гельмгольца
Каждая катушка Гельмгольца образована витками электрических (медных) проводов. Когда через них проходит электрический ток, генерируется магнитное поле. Плотность магнитного потока пропорциональна силе тока. Ниже приведено уравнение магнитного поля катушек Гельмгольца.
 | (1) |
B – напряженность магнитного поля в теслах,
n – число витков катушки,
I – ток в амперах,
r – радиус катушки в метрах.
Из выражения (1) следует, что катушка меньшего радиуса генерирует магнитное поле большей напряженности. Кроме того, магнитное поле усиливается с увеличением числа витков каждой катушки.
Эквивалентная схема высокочастотных катушек Гельмгольца
Магнитное поле Гельмгольца генерируется с использованием как переменного, так и постоянного тока. В большинстве приложений с катушками Гельмгольца используется постоянный ток, создающий статическое (постоянное) магнитное поле. В некоторых случаях, например, в научных экспериментах, требуются нестатические магнитные поля с высокими частотами (от кГц до МГц). Эта статья в основном посвящена обсуждению высокочастотных катушек Гельмгольца.
Пара высокочастотных катушек может быть представлена в виде эквивалентной схемы, показанной на Рисунке 2. Каждая катушка моделируется последовательной цепочкой из паразитного резистора и идеальной индуктивности. Как правило, сопротивление паразитного резистора мало. Этой модели достаточно для большинства применений высокочастотных катушек Гельмгольца, в которых испытательная частота значительно ниже частоты собственного резонанса.
 | |
| Рисунок 2. | Эквивалентная схема двух катушек Гельмгольца, включенных последовательно. |
Если рабочая частота катушки Гельмгольца достаточно близка к частоте собственных колебаний, в эквивалентную схему цепи необходимо также включать ее паразитные емкости (CP1 и CP2). Паразитные конденсаторы параллельны каждой паре последовательно соединенных индуктивности и резистора, как показано на Рисунке 3.
 | |
| Рисунок 3. | Высокочастотные катушки Гельмгольца моделируются двумя последовательными RLC-цепочками. |
Частоту собственных колебаний определяют паразитная емкость и индуктивность. Хотя катушки конструируются таким образом, чтобы быть настолько одинаковыми, насколько это возможно, тем не менее, определенные небольшие различия неизбежны. Каждая катушка имеет собственные значения последовательного сопротивления и паразитной емкости.
Схемы подключения высокочастотных катушек Гельмгольца
Высокочастотные катушки Гельмгольца могут быть включены последовательно (Рисунок 2) или параллельно, как показано на Рисунке 4. Последовательное включение гарантирует равенство токов, протекающих через обе магнитные катушки. Обычно последовательное соединение позволяет обеспечить наибольший ток и, таким образом, получить наибольшее магнитное поле. Однако при последовательном включении также удваивается общий импеданс. Более высокий импеданс может потребовать более высокого напряжения источника сигнала. Снизить импеданс можно, используя описанные ниже резонансные технологии.
 | |
| Рисунок 4. | Параллельное включение катушек Гельмгольца. |
Преимуществом параллельного соединения катушек Гельмгольца является более низкий импеданс. Фактически импеданс сокращается наполовину, однако сила тока также снижается вдвое, так как ток разделяется на две катушки. Соответственно, уменьшается магнитное поле. Параллельное соединение допустимо, если для достижения требуемой плотности мощности магнитного поля достаточно половинного тока, и если требуется низкий импеданс, например, в случае низковольтного источника сигнала. Более подробно об импедансе катушек Гельмгольца рассказывается ниже в разделе, описывающем метод прямого управления.
Управление высокочастотными катушками Гельмгольца
Существуют три способа получения высокочастотного магнитного поля. Первый из них – метод прямого управления. Это простейший способ получения магнитного поля для экспериментов. Он позволяет очень легко изменять частоту и магнитное поле в процессе экспериментов. Второй метод – последовательно-резонансный. Такой метод – эффективен для получения мощного магнитного поля и очень высокой частоты – порядка сотен кГц, или даже МГц. Третий путь основан на использовании нового метода резонансного усиления тока. Этот метод позволяет генерировать магнитное поле с наибольшей плотностью. В последующих разделах будет описана каждая технология.
Метод прямого управления
 | |
| Рисунок 5. | Усилитель сигналов генератора TS250 управляет парой катушек Гельмгольца. |
Если эксперимент проводится на низких частотах, или катушки имеют малую индуктивность, или имеют место оба фактора, катушки Гельмгольца могут управляться напрямую с использованием усилителя сигналов генератора, такого как прибор TS250, выпускаемый компанией Accel Instruments. В силу низкой частоты или малой индуктивности импеданс катушки достаточно мал, чтобы она могла возбуждаться усилителем напрямую, как показано на Рисунках 5 и 6.
 | (2) |
I – пиковый ток,
w – угловая частота, w = 2pf,
L1 + L2 – общая индуктивность,
R1 + R2 – общее сопротивление.
 | |
| Рисунок 6. | Представление схемы, в которой усилитель сигналов генератора напрямую управляет парой последовательно соединенных катушек Гельмгольца. |
Для вычисления тока катушки, необходимого для генерации заданного магнитного поля, используется выражение (1). Далее при помощи выражения (2) вычисляется максимальное необходимое напряжение. Обратите внимание, что небольшое паразитное сопротивление игнорируется. Напряжение максимально, когда максимальны и ток, и частота. И, наконец, нужно подключить к катушкам Гельмгольца источник сильноточного высокочастотного сигнала, который можно сформировать, например, с помощью усилителя TS250.
Метод последовательного резонанса
Если частота генерируемого магнитного поля высока, импеданс катушек Гельмгольца возрастает с частотой (Z = jwL). На высокой частоте импеданс катушки становится очень высоким, поэтому для получения большого тока катушки требуется очень высокое напряжение. Скажем, на частоте 200 кГц импеданс катушки с индуктивностью 2 мГн составит 2512 Ом. Например, если вы питаете катушку напряжением 40 В, то сможете получить примерно 16 мА (40 В/2512 Ом = 16 мА). Чтобы получить необходимое магнитное поле, для большинства приложений такого тока будет недостаточно. Для приложений с мощным магнитным полем требуется пропускать через катушку более сильный ток. Однако для того, чтобы через катушку пошел ток 2 А, к ней необходимо приложить напряжение 5024 В! Генерировать 5 кВ на частоте 200 кГц не так-то просто.
При необходимости получения большого тока и высокочастотного магнитного поля можно рекомендовать последовательный резонансный метод.
Для работы высокочастотных катушек Гельмгольца в резонансном режиме в схему добавляется последовательный конденсатор, как показано на Рисунке 7. Знак импеданса этого конденсатора противоположен по отношению к катушке. Таким образом, конденсатор выступает в роли устройства компенсации импеданса. На резонансной частоте реактивное сопротивление конденсатора (мнимая часть импеданса) полностью компенсирует реактивное сопротивление катушки. То есть, реактивные сопротивления катушки и конденсатора имеют одинаковую величину и противоположные знаки.
 | |
| Рисунок 7. | На частоте резонанса усилитель сигналов генератора отдает в катушки Гельмгольца большой ток. |
Остается только паразитное сопротивление катушки индуктивности. Теперь, когда протеканию тока препятствует лишь резистивная компонента импеданса, усилитель сигналов генератора (TS250) может прокачивать через катушки Гельмгольца (LCR-схема) большой ток даже на высокой частоте. Этот метод дает возможность усилителю сигнала отдавать высокочастотным катушкам бóльший ток, но применим он только в очень узком диапазоне вблизи резонансной частоты. Недостатком резонансного метода является необходимость пересчета емкости конденсатора при каждом изменении частоты.
 | (3) |
 | (4) |
Расчет частоты последовательного резонанса катушек Гельмгольца дан в выражении (3). Последовательная емкость CS вычисляется на основании выражения (4). Напряжение на последовательном конденсаторе можно рассчитать с помощью выражения (2). При высокой частоте и большом токе это напряжение может достигать тысяч вольт. Например, если через высокочастотную катушку Гельмгольца, имеющую индуктивность 2 мГн, пропускать ток 1 А с частотой 200 кГц, напряжение на конденсаторе составит 2512 В! Конденсатор должен быть рассчитан, как минимум, на это напряжение.
Осторожно: опасность поражения электрическим током
Обсуждавшиеся выше сильноточные (электромагнитные) катушки Гельмгольца, могут накапливать достаточно энергии, чтобы создать угрозу поражения электрическим током. Убедитесь, что все электрические соединения изолированы с использованием высоковольтных материалов. Соответствующие напряжения должны выдерживать и соединительные провода. Перед подключением или отключением катушки и конденсатора всегда отсоединяйте выход усилителя сигналов генератора.
Метод резонансного усиления тока
Еще один резонансный метод, еще более мощный, чем последовательный, называется резонансным усилением тока. Этот недавно открытый метод может увеличить ток катушек Гельмгольца в два раза. Он позволяет получить ток катушки, равный удвоенному току усилителя сигналов генератора. Следовательно, резонанс усиливает ток и магнитное поле. Более подробную информацию об этом недавно открытом методе можно найти в указаниях по применению генератора высокочастотных магнитных полей [2].
Рисунок 8 показывает включение катушек Гельмгольца при использовании резонансного усиления тока. Для этого необходимы два конденсатора одинаковой емкости. Один конденсатор подключается последовательно с катушками, так же, как в рассмотренной выше схеме последовательного резонанса, а второй – параллельно двум катушкам. Влияние параллельного конденсатора аналогично паразитным конденсаторам, рассмотренным выше в описании эквивалентной схемы катушек Гельмгольца.
 | |
| Рисунок 8. | Формирование высокочастотного поля Гельмгольца с использованием резонансного усиления тока для удвоения магнитного поля. |
Резонансная частота вычисляется по формулам (5) или (6). Емкости двух конденсаторов находятся из выражения (7). На частоте резонанса импеданс катушек Гельмгольца имеет чисто резистивный характер и в четыре раза превышает паразитное сопротивление. Катушки, которые должны использоваться в схеме резонансного усиления тока, желательно конструировать так, чтобы их сопротивление было как можно более низким. Также следует иметь в виду, что из-за скин-эффекта сопротивление катушек переменному току больше, чем постоянному.
 | (5) |
 | (6) |
 | (7) |
Заключение
Были рассмотрены три метода управления высокочастотными катушками Гельмгольца. Простейшим является метод прямого управления, но в общем случае он применим только для низких частот или малых индуктивностей. Метод последовательного резонанса дает возможность пропускать через катушки Гельмгольца большой ток и получать высокочастотное магнитное поле. А новый метод резонансного усиления тока позволяет создавать еще более сильные магнитные поля, даже на высоких частотах.
Ссылки
Перевод: Vasa Shmidt по заказу РадиоЛоцман