Плоская катушка получила широкую известность благодаря работам и патентам Николы Тесла [1], который одним из первых обратил внимание на преимущества спиральной намотки, выполненной в одной плоскости. В своих исследованиях Тесла рассматривал такую конструкцию не просто как способ компактного размещения проводника, а как средство увеличения собственной ёмкости катушки и улучшения её резонансных свойств.

В отличие от традиционных цилиндрических обмоток, плоская спираль позволяет расположить соседние витки на значительной площади, что усиливает электрическое взаимодействие между ними и делает катушку более эффективной в высокочастотных резонансных системах. Благодаря этим особенностям плоские катушки нашли применение в радиотехнике, беспроводной передаче энергии, медицине, индуктивных датчиках и многочисленных экспериментальных устройствах.

Помимо хорошо известных свойств, связанных с индуктивностью и межвитковой ёмкостью, плоская катушка представляет интерес и с точки зрения существования второго магнитного поля, которое предположительно обладает иной пространственной структурой по сравнению с классическим вихревым магнитным полем, описываемым уравнениями Максвелла. Согласно результатам ряда экспериментов, проведённых автором, плоская спиральная геометрия может создавать более благоприятные условия для возникновения и регистрации такого поля. Это делает плоскую катушку не только эффективным резонансным элементом, но и удобным инструментом для изучения дополнительных электромагнитных эффектов, недостаточно исследованных в рамках традиционной электродинамики.

Исследования плоской катушки проводились автором в нескольких работах:

• Распределение магнитных полей в бифилярной катушке Тесла;
• Взаимная индукция бифилярных катушек при резонансе первого и второго рода;
• Ядерный магнитный резонанс некоторых материалов в катушке индуктивности;
• Способ детектирования и усиления второго магнитного поля;
• Целительная катушка на втором магнитном поле.

Во многих случаях был замечен эффект, при котором наблюдалось усиление второго магнитного поля. Наиболее выраженным этот эффект оказывался при размещении нескольких плоских катушек одна над другой. Это наблюдение послужило отправной точкой для исследования новой конструкции, представляющей собой набор плоских спиральных катушек, объединённых в единый многослойный элемент.

Многослойная плоская спиральная катушка представляет собой развитие идеи плоской катушки Тесла, в которой несколько спиральных обмоток располагаются одна над другой и образуют компактную пространственную структуру. При последовательном уменьшении диаметра каждого следующего слоя получается своеобразная ступенчатая пирамида, обладающая высокой плотностью намотки и рядом необычных электромагнитных свойств.

Особенность такой конструкции заключается в том, что взаимодействие между соседними спиралями происходит одновременно по индуктивному и ёмкостному каналам. Каждый слой оказывает влияние на все остальные, образуя сложную систему связанных резонаторов. В результате распределение магнитного поля существенно отличается от поля обычной плоской катушки: энергия концентрируется в центральной области конструкции, а форма силовых линий приобретает выраженный трёхмерный характер. Благодаря этому многослойная спиральная катушка представляет интерес не только как индуктивный элемент, но и как объект для исследования второго магнитного поля и других нетрадиционных режимов электромагнитного взаимодействия.

Сочетание высокой индуктивности, значительной межслойной ёмкости и компактных размеров открывает возможности для применения подобных катушек в резонансных системах, беспроводной передаче энергии, датчиках, высокочастотных фильтрах и экспериментальных устройствах. Кроме того, необычная геометрия делает такие катушки удобным инструментом для изучения распределения электромагнитных полей и влияния пространственной конфигурации проводников на резонансные процессы.

Конструкция такой катушки может представлять собой набор (многослойных) печатных плат с индуктивными дорожками, расположенных в порядке пирамиды. Это отличает её от известного набора плоских катушек в виде столба [2]. При такой геометрии каждая спиральная катушка оказывается внутри области действия магнитного поля соседних слоёв. В результате вклад отдельных слоёв может не просто суммироваться, а усиливаться за счёт взаимного взаимодействия.

Если предположить, что аналогичным образом складываются и напряжённости второго магнитного поля, то увеличение числа слоёв должно приводить к существенному росту его общей энергии. В этом случае теоретическое усиление энергии второго магнитного поля может достигать значений, полученных в формуле (1.20) из этой работы. При этом нужно считать, что \(2 a^2 = 1\), тогда \(N\) — это число слоёв катушки. Для получения усиления напряжённости поля потребуется извлечь квадратный корень из полученной формулы: \[\tag{1} K_H = \sqrt{\frac{N^3}{3} + \frac{N^2}{2} + \frac{N}{8}} \] Расстояние между слоями, предположительно, нужно делать минимальным, а число слоёв максимальным.

Проведённый анализ показывает, что многослойная плоская спиральная катушка является перспективным развитием классической плоской катушки Тесла. Размещение нескольких спиральных слоёв в общей конструкции приводит к усилению взаимного индуктивного и ёмкостного взаимодействия между ними, а также формирует более сложное пространственное распределение электромагнитного поля. Согласно рассмотренной теоретической модели, увеличение числа слоёв может приводить к существенному росту энергии и напряжённости второго магнитного поля, что делает подобную конструкцию особенно интересной для дальнейших исследований.

Особый интерес многослойная катушка представляет для медицинских исследований, поскольку теоретически позволяет получать значительно более высокие уровни второго магнитного поля по сравнению с одиночными плоскими катушками. Это открывает возможности для дальнейшего изучения влияния таких полей на биологические ткани, процессы восстановления организма и разработки новых методов электромагнитной терапии.

Практическая реализация катушки в виде набора печатных плат позволяет создавать компактные многослойные структуры с высокой повторяемостью параметров и большим количеством слоёв. Такие катушки могут использоваться не только в качестве резонансных элементов, но и как экспериментальная платформа для изучения свойств второго магнитного поля, проверки теоретических моделей его усиления и поиска новых способов применения в электромагнитных устройствах. Дальнейшие исследования должны быть направлены на экспериментальное подтверждение полученных зависимостей и изучение влияния геометрии конструкции на характеристики создаваемых полей.