A. Таталцлын шилжилт хөдөлгөөн.

Энэ тохиолдолд хүч нь таталцал бөгөөд зөрөх хурдны илэрхийлэл болно дараах томъёо:

Энэ төрлийн шилжилт хөдөлгөөнд түүний хурд нь бөөмийн цэнэг ба массаас хамаарна. Энэ нь чухал юм тохиолдолд таталцлын шилжилтион ба электронууд эсрэг чиглэлд шилжиж, улмаар цахилгаан гүйдэл үүсдэг бөгөөд түүний нягтыг томъёогоор илэрхийлдэг (бид ионуудыг дангаар цэнэглэгдсэн гэж үздэг):

(2.1.11)

б. Градиент шилжилт.

Энд бид орон зайн нэг төрлийн бус байдлыг шийдвэрлэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь үнэн зөв шийдлийг олж авахад маш хэцүү болгодог. Ойролцоогоор хариултыг ихэвчлэн сул гетероген гэж нэрлэгддэг аргыг ашиглан, өөрөөр хэлбэл параметрийн хувьд (жижиг гэж үздэг) өргөтгөх замаар олж авдаг. Л- нэг төрлийн бус байдлын онцлог шинж чанар.

Өмнөхтэй адил бид соронзон орон нь z тэнхлэгийн дагуу чиглэнэ гэж таамаглаж, түүний градиент нь тодорхой байхын тулд y тэнхлэгийн дагуу чиглэнэ. Чанарын хувьд том y бүс дэх Ларморын радиус нь жижиг y бүсээс их байх болно гэж бид шууд хэлж чадна. Энэ нь ион ба электронуудын шилжилт нь эсрэг чиглэлд ба перпендикуляр, ба хоёуланд нь явагдахад хүргэнэ. Тиймээс, шилжилтийн хурдыг олохын тулд бид бөөмийн эргэлтийн хугацааны дундаж хүчийг олж авах ёстой. тохиолдолд градиентийн шилжилторон зайн нэг төрлийн бус Лоренцын хүчийг дундажлах шаардлагатай, . Ойролцоогоор бидний авч үзэх зүйл нь дунджаас дээш гарсантай холбоотой саадгүй тойрог замтоосонцор. Ийм дундаж утга нь Лоренцын хүчний х бүрэлдэхүүн хэсгийн хувьд 0-ийг өгнө, =0 (бөөмс доошлохтой ижил хугацаанд дээш хөдөлдөг). y – бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн илэрхийлэл:

талбарыг Тейлорын цуврал болгон өргөжүүлэхэд ашигладаг , дундажлах үед өгдөг:

(2.1.13)

Тиймээс соронзон орны градиентийн чиглэлийг сонгох дур зоргоороо байдлыг харгалзан бид градиентийн шилжилтийн хурдыг олж авна.

(2.1.14)

Томъёо өгдөг эсрэг чиглэлүүдион ба электронуудын шилжилт нь гадаад төрх байдалд хүргэдэг цахилгаан гүйдэл^ соронзон орон.

В. Төвөөс зугтах хөдөлгөөн.

Плазм нь муруй хүчний шугам бүхий соронзон орон дотор хөдөлж байх үед төвөөс зугтах хүч үүсдэг бөгөөд үүнийг таталцлын ямар нэгэн аналог гэж үзэж болно. Цэнэглэгдсэн бөөмсийн хөдөлгөөний зөрөлтийн тайлбар нь энд бас хамаатай юм. Энгийн байх үүднээс муруйлтын радиус гэж үзье цахилгаан шугамсоронзон орон нь тогтмол бөгөөд тэнцүү байна R c.Үүнтэй ижил шалтгаанаар бид итгэдэг тогтмол модульсоронзон орон B=const. Соронзон орны дагуух эмх замбараагүй хөдөлгөөний хурдны дундаж квадратыг мөн тэмдэглэе. Дараа нь дундажийн илэрхийлэл төвөөс зугтах хүч, бөөмс дээр үйлчилдэг

болон, дагуу ерөнхий илэрхийлэлУчир нь шилжилтийн хурд(2.1.9) бид төвөөс зугтах хөдөлгөөний илэрхийлэлийг олж авна.

(2.1.16)

2.1.4. Соронзон залгуур.

Энэ тохиолдолд нөхцөл хангасан байна: . Урьдын адил соронзон орныг z тэнхлэгийн дагуу чиглүүлж, z-ээс хамаарах бат бэхийн модультай тэнхлэгийн тэгш хэмтэй гэж үзье. Энэ тохиолдолд энэ нь уртааш гэсэн хоёр бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ Б зба радиаль Б р. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондын холболт нь соронзон орны зөрүү нь тэгтэй тэнцүү байх нөхцлөөс үүдэлтэй бөгөөд заасан тохиолдолд дараах байдалтай байна.

(2.1.17)

Дериватив нь тэнхлэгт өгөгдсөн (r = 0 үед) ба радиусаас сул хамааралтай байг. Дараа нь (2.1.17) нэгтгэснээр бид дараахь зүйлийг олж авна.

(2.1.18)

Хүлээн зөвшөөрөгдсөн нөхцөлд бөөмийн хөдөлгөөнийг шинжлэхийн тулд Лоренцын хүчний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг бичих нь тохиромжтой.

,

.

Бидний хувьд: () бидэнд байна:

.

Тэгшитгэлийн эхнийх нь хоёр дахь хэсгийн эхний гишүүний хамт бидний өмнө нь судалж байсан Ларморын эргэлтийг дүрсэлдэг. Хоёр дахь тэгшитгэлийн хоёр дахь гишүүн (Лоренцын хүчний азимуталь бүрэлдэхүүн хэсэг) тэнхлэг дээр 0 болж хувирснаар радиаль чиглэлд шилжилт үүсч, муруй соронзон орны шугамын дагуу бөөмсийн тэргүүлэх төвүүдийн хөдөлгөөн үүсдэг. Тусгай сонирхолЭнэ тохиолдолд бидний хувьд илэрхийллийн гуравны нэгийг төлөөлдөг (2.1.20). Үүнийг орлуулах Б р(2.1.18) -аас бид дараахь зүйлийг авна.

2.1.21)

Одоо тэргүүлэгч төв нь тэнхлэг дээр байрладаг бөөмийн эргэлтийн хугацаанд үүссэн илэрхийлэлийг дундаж болгоцгооё (хялбар болгох үүднээс). Үүний зэрэгцээ r = r Lболон хурд у qтогтмол байна. Бид үүний төлөө авдаг энэ хэрэг, дундаж хүч, бөөмс дээр үйлчилж байгаа нь дараах илэрхийллээр тодорхойлогддог.

хаана тоо хэмжээ гэж тодорхойлсон байна соронзон моменттоосонцор. Учир нь ерөнхий тохиолдолилэрхийлэл (2.1.22) гэж дахин бичиж болно Ф êê = -m êê Б.

Нэг жигд бус соронзон орон дотор хөдөлж буй бөөмийн соронзон момент өөрчлөгддөггүй хувирамтгайхөдөлгөөнүүд. Хөдөлгөөний тэгшитгэлийн соронзон орны чиглэлийн проекцийг авч үзвэл үүнийг хялбархан харуулж болно.

(2.1.23)

Зүүн талаас (2.1.23) үржүүлнэ чи кк, баруун талд тэнцүү үнэ цэнэ ds/dt, бид авах:

(2.1.23)

Энд дБ/дт– хөдөлж буй бөөмийн координатын систем дэх талбайн өөрчлөлт. Одоо бүрэн бүтэн хадгалагдах хуулийг бичье кинетик энергитоосонцор:

(2.1.23)-ыг ашиглан бид хаанаас авна:

, тиймээс (2.1.25)

Хадгалалт дээр соронзон моментСоронзон залгуурын санаа нь соронзон орон дотор хөдөлж буй цэнэгтэй бөөмс дээр суурилдаг. Соронзон моментийг хадгалахын зэрэгцээ хүчтэй соронзон орны бүсэд шилжиж буй бөөмс нь хөндлөн эргэлтийн хурдыг нэмэгдүүлдэг. Эрчим хүчийг хадгалах хуулийн дагуу уртааш хөдөлгөөний хурд буурах ёстой.

Цагаан будаа. 2.3. Соронзон залгуур (толь).

Хангалттай үед том талбай"замын түгжрэл"-д уртын хурд нь тэг болж, бөөмс туссан газар байх болно. Хоёр "үйсэн"-ийг нөгөөгийнхөө эсрэг байрлуулснаар бид ихэвчлэн "толин тусгал" эсвэл толин тусгал гэж нэрлэгддэг соронзон хавхыг олж авдаг.

Зураг 2.4. "Слаг" -ын соронзон тохиргоо

2.1.5. Нэг жигд бус цахилгаан орон дахь хөдөлгөөн.

Одоо цахилгаан талбайн нэг төрлийн бус байдлын нөлөөг авч үзье. Соронзон орон жигд, тогтмол байх; Үүнийг нэг чиглэлд - z тэнхлэгийн дагуу байлгацгаая.

Долгионы вектор нь x тэнхлэгийн дагуу чиглэсэн урттай электростатик долгионы хавтгайн талбар хэлбэрээр цахилгаан талбайг тодорхойлъё.

(2.1.26)

Бид соронзон орны дагуух хөдөлгөөнийг сонирхдоггүй тул бөөмийн хөдөлгөөний тэгшитгэлийн хөндлөн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шууд бичнэ.

A) ; б) (2.1.27)

Эсвэл цаг хугацааны хувьд хоёр дахь удаагаа ялгаж, бид тэдгээрийг дараах хэлбэрээр бичнэ.

A) ; б) (2.1.28)

Бөөмийн байрлал дахь цахилгаан талбайн хэмжээг мэдэхийн тулд та түүний зам мөрийг мэдэх хэрэгтэй. Тэг орчимд цахилгаан оронБид энэ замыг мэднэ - тэргүүлэх төвийн эргэн тойронд жигд соронзон орон дахь Ларморын эргэлт: . Үүнийг ашиглая (2.1.26) -ын цахилгаан талбайг (2.1.28.b) тэгшитгэлд орлуулж, бөөмийн хөндлөвчгүй траекторийг харгалзан үзнэ.

Бид хурдны шилжилтийн бүрэлдэхүүнийг сонирхож байгаа тул бөөмийн циклотроны эргэлтийн үеийн хөдөлгөөний тэгшитгэлийг дундажлаж үзье. Энэ тохиолдолд бүх хэлбэлздэг нэр томъёо "тэг" байна. Тиймээс (2.1.28a) тэгшитгэлээс дундаж бүрэлдэхүүн х - хурдны бүрэлдэхүүн хэсэг болох нь тодорхой байна. тэгтэй тэнцүү, мөн хурдны y-бүрэлдэхүүн хэсгийн тэгшитгэлээс дараах илэрхийлэл гарна.

Эндээс үүнийг илэрхийлэхэд хэцүү биш юм дундаж хурдчиглэлд y:

(2.1.30)

Дараа нь ашиглах тригонометрийн хувиргалтЛарморын радиусын жижиг утгуудаар өөрсдийгөө хязгаарлах чадвар (kr L<<1 ; при этом используем старшие члены разложения тригонометрических функций в ряд Тейлора: sina @ a , cosa @ 1-(1/2) a 2), получаем, помня об исчезновении при усреднении осциллирующих членов, следующее выражение:

, (2.1.31)

Үүнийг ерөнхийд нь дараах байдлаар дахин бичиж болно.

. (2.1.32)

Хэрэв талбайн орон зайн нэг төрлийн бус байдал нь дур зоргоороо хэлбэртэй байвал энэ нь өөрчлөгдөнө ( көөрчлөлт):

. (2.1.33)

Тиймээс, цахилгаан талбайн нэг төрлийн бус байдал байгаа тохиолдолд огтлолцсон талбар дахь шилжилтийн хурдны ердийн илэрхийлэл (2.1.8-ыг үзнэ үү) нэмэлт өөрчлөлтийг харгалзан өөрчлөгддөг бөгөөд түүний утга нь шинж чанарын харьцаанаас хамаарна. нэгэн төрлийн бус байдал ба Ларморын радиус. Тиймээс залруулга нь зөрөх хөдөлгөөний үед хязгаарлагдмал Ларморын радиусын нөлөөг харгалзан үздэг. Мэдээжийн хэрэг, энэ тохиолдолд плазмын электрон ба ионы бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шилжилтийн ялгаа үүсдэг бөгөөд энэ нь цэнэгийг салгахад хүргэдэг. Энэ нь сийвэн дэх жигд бус цахилгаан орон байгаа нь хоёрдогч цахилгаан орон үүсэх механизмыг өдөөдөг гэсэн үг бөгөөд энэ нь хоёрдогч талбайн шинж тэмдгээс хамаарч тогтворгүй байдал, тогтворжилтыг хоёуланг нь үүсгэж болно.

2.1.6. Тогтмол бус цахилгаан орон.

Одоо цахилгаан ба соронзон орны орон зайн нэгэн төрлийн байх үед соронзон орон нь тогтмол, цахилгаан орон нь синусоид хуулийн дагуу цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөж, зөвхөн x-бүрэлдэхүүнтэй байна.

Энэ тохиолдолд шилжилт хөдөлгөөний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг дараах хэлбэрээр бичиж болно.

, (2.1.35)

Хэрэв бид одоо утгуудыг оруулбал:

Дараа нь бидний сонирхож буй хөдөлгөөний тэгшитгэлийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд дараах хэлбэртэй байна.

, .(2.1.37)

Бид системийн (2.1.37) шийдлийг дараах хэлбэрээр хайж байна.

, . (2.1.38)

Үүний тулд (2.1.38) илэрхийллийг цаг хугацааны хувьд хоёр удаа ялгаж, (2.1.37) -тай харьцуулна. Ялгарах нь:

Илэрхийлэл (2.1.39) (2.1.37)-тай давхцаж байвал, хэрэв w 2-тэй харьцуулахад бага Энэ нь бидний санал болгож буй шийдлийн загвар - тэргүүлэх төвийн харьцангуй удаан шилжилт дээр ууссан хурдан эргэлтийг цахилгаан талбайн харьцангуй удаан өөрчлөлтөөр хүлээн зөвшөөрч болно гэсэн үг юм. Бидний (2.1.36)-д оруулсан хэмжигдэхүүнүүдийн тайлбар нь дараах байдалтай байна: тэргүүлэх төвийн шилжилтийн хурдыг хоёр удаан (циклотроны эргэлттэй харьцуулахад) хэлбэлздэг бүрэлдэхүүнээр илэрхийлж болно. Y чиглэлд энэ нь огтлолцсон цахилгаан ба соронзон орны ердийн шилжилт бөгөөд x чиглэлд цахилгаан талбайн дагуу шинэ төрлийн шилжилт хөдөлгөөн үүсдэг. Энэ нь цахилгаан талбайн аливаа өөрчлөлтөд тохиолддог туйлшралын шилжилт юм. (2.1.36) томъёоны эхний хэсгийг орлуулах замаар туйлшралын шилжилтийн хурдны ерөнхий илэрхийлэлийг олж авна. дээр :

(2.1.40)

Электрон ба ионуудын туйлшралын шилжилтийн хурд нь эсрэг чиглэлд чиглэсэн байдаг тул ийм төрлийн шилжилт хөдөлгөөн нь туйлшралын гүйдлийг үүсгэдэг.

(2.1.41)

2.1.7. Тогтмол бус соронзон орон дахь хөдөлгөөн

Цаг хугацааны хувьд өөрчлөгддөг соронзон орон нь цахилгаан орон үүсгэдэг

бөөмийн энергийг өөрчлөх чадвартай (соронзоноос ялгаатай нь):

, (2.1.43)

Бид энд зөвхөн хажуугийн хөдөлгөөнийг авч үздэг; ; - бөөмийн траекторийн элемент. Бид эргэлтийн хугацаанд (2.1.43)-ыг нэгтгэн нэг эргэлт тутамд бөөмийн энергийн өөрчлөлтийг олж авна.

, (2.1.44)

Талбай нэлээд удаан өөрчлөгдөнө гэж үзвэл бид тогтворгүй тойрог замд нэгдэх болно.

Үүнийг энд харгалзан үзсэн болно - эргэлт тутамд өөрчлөлт. Учир нь. бөөмийн кинетик энергийн өсөлт нь -тэй ижил тэнцүү бол (2.1.45)-аас эхлэн дараах болно.

Тиймээс бид авдаг аажмаар өөрчлөгдөж буй соронзон орон дахь соронзон моментийн өөрчлөгдөөгүй байдал. Энэ нь өөр мэдэгдэлд хүргэдэг: Ларморын тойрогоор хязгаарлагдсан гадаргуугаар дамжин өнгөрөх соронзон урсгал тогтмол байна.Үнэхээр:

Тиймээс хаана (2.1.47)

үүнээс хэрэв , тэгвэл ба гэсэн нь тодорхой байна

2.1.8.Адиабатын инвариантууд.

Мэдэгдэж байгаагаар сонгодог системд үечилсэн хөдөлгөөн байгаа тохиолдолд хөдөлгөөний хугацаанд авсан интеграл хадгалагдана. (p ба q нь ерөнхий импульс ба координат). Хэрэв системийн хөдөлгөөн хатуу үечилсэн биш боловч өөрчлөлт нь нэлээд удаан (хугацаанаас хамаагүй урт хугацаанд тохиолддог) байвал дээр бичсэн хөдөлгөөний интеграл хадгалагдсаар байна; энэ тохиолдолд адиабат инвариант гэж нэрлэдэг. Плазмын физикт янз бүрийн төрлийн үечилсэн хөдөлгөөнтэй холбоотой адиабат инвариантууд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэдгээрийн заримыг нь онцолж үзье.

a) Эхний адиабат инвариант.Энэ бол бидний өмнө нь авч үзсэн эргэдэг бөөмийн соронзон момент юм.

Энэхүү инвариант нь Ларморын эргэлттэй тохирч, дээр дурдсанчлан хөдөлгөөнгүй, нэг төрлийн бус соронзон орон дээр хадгалагдана. Энэ тохиолдолд адиабатын нөхцөл бол тэгш бус байдал юм<<1.

б) Хоёр дахь адиабат инвариант..Соронзон зангилаа дахь плазмын хөдөлгөөнийг судлахад чухал ач холбогдолтой өөр нэг үечилсэн хөдөлгөөн бол хоёр толины хооронд баригдсан бөөмсийн хэлбэлзэл юм. Энэ тохиолдолд хөдөлгөөний интеграл нь интеграл, хаана ds– тэргүүлэх төв нь хүчний шугамын дагуу шилжих үед нумын уртын элемент. Энэ интегралыг уртын инвариант J гэж нэрлэдэг бөгөөд тусгалын цэгүүдийн хооронд тооцоолно.

Энд байгаа адиабатын нөхцөл нь өөрчлөлттэй харьцуулахад удаашралтай байдаг үсрэх хугацаа. <<1. Здесь w b - Үсрэх давтамж -залгууруудын хоорондох хэлбэлзлийн давтамж.

V) Гурав дахь адиабат инвариант.Толин тусгалуудын хоорондох хэлбэлзлийн давтамжийн сул тал нь ялангуяа толин тусгал дахь бөөмсийн азимутын шилжилттэй холбоотой байдаг. Энэ хөдөлгөөн нь эргээд үе үе бөгөөд гурав дахь адиабатын инварианттай холбоотой байдаг - шилжилтийн гадаргуугаар бүрхэгдсэн нийт соронзон урсгал. Ф. Энэ инвариант нь ихэвчлэн техникийн хэрэглээнд бага ашиг тустай байдаг. Баримт нь энэ нь харьцангуй удаан хөдөлгөөнтэй холбоотой юм; Плазмыг хавханд барих үүднээс сонирхолтой олон процессууд процессын адиабат чанарыг хадгалахын тулд шаардлагатай хэмжээнээс хурдан явагддаг. Гэсэн хэдий ч геофизикийн хувьд дэлхийн цацрагийн бүс дэх цэнэгтэй хэсгүүдийн хөдөлгөөнийг судлахдаа үүнийг ашиглахад тохиромжтой гэж үзье.

2.2. Гидродинамик арга.

2.2.1. Нэг шингэний гидродинамик.

Энэ загварт плазмыг дамжуулагч шингэн гэж үздэг. Энэ тохиолдолд даралтын градиент, зуурамтгай чанар гэх мэттэй холбоотой хүчнээс гадна орчны хөдөлгөөний ердийн гидродинамик тэгшитгэлд пондеромотив хүчийг нэмнэ.

одоогийн нягтрал, соронзон орны хүч хаана байна.

Хэрэв бид зуурамтгай чанар болон бусад ялгарах хүчийг үл тоомсорловол дамжуулагч шингэний хөдөлгөөний тэгшитгэл дараах хэлбэртэй байна.

(2.2.2)

"шингэн элемент" -ийн хурдатгал хаана байна. Сонгосон элементийн траекторийг хянах замаар шингэний хөдөлгөөнийг судлах, дээр бичсэн дериватив нь траекторийн дагуух дериватив байх үед (2.2.2) тэгшитгэлийг Лагранж дүрслэлд бичнэ; үүнийг Лагранжийн дериватив гэж нэрлэдэг. Сансар огторгуйн сонгосон цэг дэх орчны хурдны өөрчлөлтийг авч үздэг Эйлерийн дүрслэл гэж нэрлэгддэг өөр арга байдаг: Эйлерийн дериватив. Хэдийгээр энэ нь цаг хугацааны хувьд хурдны дериватив боловч хурдатгал гэсэн физик утгыг агуулдаггүй. Лагранж ба Эйлер деривативуудын хоорондын хамаарлыг дараах илэрхийлэлээр илэрхийлнэ.

Тиймээс Эйлерийн дүрслэл дэх тэгшитгэл (2.2.2) дараах байдалтай байна.

Одоогийн нягтыг Ом-ын хуулиар тодорхойлно.

(2.2.3)

Лабораторийн координатын систем дэх плазм, плазмын дамжуулалт, цахилгаан орны хүч чадалтай хөдөлж буй жишиг хүрээн дэх цахилгаан орны хүч хаана байна.

Плазмын дамжуулалтыг тогтмол гэж үздэг бол Ом-ийн хуулийг ашиглан одоогийн нягтыг тохируулах нь нэг шингэний MHD онолын гол дутагдал юм. Ихэнх тохиолдолд энэ аргыг хэрэглэх боломжгүй, гэхдээ ийм хялбарчлах үндэслэлтэй маш олон сонирхолтой тохиолдол байдаг.

Плазмын хөдөлгөөнийг тодорхойлсон тэгшитгэлийн системийг (2.2.2) - (2.2.3) Максвеллийн тэгшитгэлээр нөхөх шаардлагатай. Тэдний хамтарсан шийдэл нь сийвэнгийн судалгааны талаар ярилцсан арга барил юм. Хэрэв бид энэхүү ойролцоогоор тодорхойлсон үйл явцын харьцангуй удаашралыг харгалзан үзвэл загварын нэмэлт хялбаршуулсан хувилбарыг олж авах бөгөөд энэ нь шилжилтийн гүйдлийг үл тоомсорлох боломжийг олгодог. Дараа нь Максвеллийн тэгшитгэлийн бүх системээс зөвхөн:

тэгшитгэл (2.2.2) хэлбэрийг авна

(2.2.5)

Сайн мэддэг вектор шинжилгээний хамаарлыг ашиглан:

(2.2.6)

бид үүнээс авдаг:

Дараа нь (2.2.7)-г (2.2.5) орлуулбал бид:

(2.2.8)

Тэгшитгэлийн баруун тал (2.2.8) нь даралтын градиент, талбайн шугамын муруйлт, соронзон орны хүч чадлын модулийн орон зайн өөрчлөлттэй холбоотой хүчний үйлчлэлийг тодорхойлсон гурван нэр томъёог агуулна. Хэрэв соронзон орон нь зөвхөн талбайн шугамын хөндлөн чиглэлд өөрчлөгдвөл талбайн шугамын муруйлттай холбоотой баруун талд байгаа хоёр дахь гишүүн алга болж, тэгшитгэлийг дараах байдлаар дахин бичиж болно.

(2.2.9)

Энд хурдатгал нь соронзон орны шугамын дагуу байна. Энэ нэр томъёо нь хийн кинетик даралттай (хөндлөн) тэнцүү үндсэн дээр томъёонд орсон тул үүнийг даралт - соронзон орны даралт гэж бас тайлбарлаж болно. Тиймээс үүссэн илэрхийлэл нь соронзон орон ашиглан плазм (дамжуулагч орчин) дээр даралт үзүүлэх боломжийн талаар практик чухал дүгнэлт гаргах боломжийг бидэнд олгодог.

ЦЭНЭГТЭЙ БӨӨМСИЙН ДРИФТ

ЦЭНЭГТЭЙ БӨӨМСИЙН ДРИФТ

Плазмын хувьд харьцангуй удаан чиглэлтэй цэнэг. ch-ts (el-nov ба ионууд) задралын нөлөөгөөр. үндсэн дээр давхардсан шалтгаан (тогтмол эсвэл эмх замбараагүй). Жишээлбэл, үндсэн цэнэглэх хөдөлгөөн нэгэн төрлийн соронз дахь h-tsy. мөргөлдөөн байхгүй үед - циклотроны давтамжтай эргэлт. Бусад талбарууд байгаа нь энэ хөдөлгөөнийг гажуудуулдаг; Тиймээс хамтарсан цахилгаан болон маг. талбарууд гэж нэрлэгддэг зүйлд хүргэдэг. цахилгаан D. z. бөөмийн масс ба цэнэгээс хамааралгүй хурдтайгаар E ба H-д перпендикуляр чиглэлд цаг.

Циклотроны эргэлт гэж нэрлэгддэг эргэлтийг үүн дээр давхарлаж болно. соронзон жигд бус байдлаас үүссэн градиентийн шилжилт. талбар ба H ба DH-д перпендикуляр чиглэнэ (DH нь талбайн градиент).

Д.з. h., хүрээлэн буй орчинд жигд бус тархсан, тэдгээрийн дулааны хөдөлгөөний улмаас концентраци хамгийн их буурах чиглэлд (ТАРАХ-ыг үзнэ үү) vD = -Dgradn/n хурдтайгаар үүсч болно, энд gradn нь n цэнэгийн концентрацийн градиент юм. h-ts; D - коэффициент тархалт.

Хэд хэдэн тохиолдолд D. z.-ийг үүсгэгч хүчин зүйлүүд. ж., жишээлбэл, цахилгаан. талбар ба концентрацийн градиент, талбараас тусад нь үүссэн шилжилтийн хурд, vE ба vD нийлбэр.

Физик нэвтэрхий толь бичиг. - М .: Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг. Ерөнхий редактор А.М.Прохоров. 1983 .

ЦЭНЭГТЭЙ БӨӨМСИЙН ДРИФТ

- цэнэглэгчийн харьцангуй удаан чиглэлтэй хөдөлгөөн. задралын нөлөөнд байгаа тоосонцор. тэдгээрийн үндсэн дээр давхардсан шалтгаанууд. хөдөлгөөн (тогтмол эсвэл эмх замбараагүй). Жишээлбэл, цахилгаан in k.-l. хүрээлэн буй орчин (металл, хий, хагас дамжуулагч, электролит) нь цахилгаан хүчний нөлөөн дор үүсдэг. талбарууд бөгөөд ихэвчлэн бөөмсийн дулааны (санамсаргүй) хөдөлгөөнд давхардсан байдаг. Дулааны хөдөлгөөн нь макроскоп үүсгэдэггүй. дундаж байсан ч гэсэн урсгал vЭнэ хөдөлгөөн нь шилжилт хөдөлгөөний хурдаас хамаагүй их юм v d. хандлага vг /vцэнэгийн хөдөлгөөний чиглэлийн зэргийг тодорхойлдог. тоосонцор бөгөөд зөөвөрлөхөд нөлөөлж буй хүчин зүйлсийн эрч хүч, цэнэгтэй хэсгүүдийн төрөл, орчны төрөл зэргээс хамаарна. Д.з. Цэнэглэгдсэн бөөмсийн концентраци жигд бус тархсан үед мөн хэдэн цаг үүсч болно ( тархалт),цэнэглэгдсэн бөөмсийн хурд жигд бус тархалттай ( дулааны тархалт).
Цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн плазм дахь шилжилт.Ихэвчлэн соронзон орон дотор байдаг плазмын хувьд. талбар, шинж чанар D. z. h. in crossed magnetic and k.-l. бусад (цахилгаан, таталцлын) талбарууд. Цэнэглэх нэгэн төрлийн соронзон орон дотор байрлах бөөмс. бусад хүч байхгүй үед талбар, гэж нэрлэгддэг дүрсэлсэн. Радиустай Ларморын тойрог r Н=v/ w Х=cmv/ZeH.Энд N -соронзон хурцадмал байдал талбайнууд, д, тТэгээд v-цэнэг, бөөмийн хурд, w H =ZeH/mc -Лармор (циклотрон) давтамж. Маг. талбайн дарааллын зайд бага зэрэг өөрчлөгдвөл бараг жигд гэж үзнэ r H.Хэрэв байгаа бол ext. хүч чадал Ф(цахилгаан таталцал, градиент) тойрог замд хөдөлгөөнгүй байдлаас жигд шилжих нь Ларморын хурдан эргэлт дээр суурилдаг. соронзтой перпендикуляр чиглэлд хурд. талбар ба ажиллах хүч. Дрифтийн хурд

Илэрхийллийн хуваагч нь бөөмийн цэнэгийг агуулж байгаа тул хэрэв Фион ба электронууд дээр адилхан үйлчилдэг бөгөөд тэдгээр нь энэ хүчний нөлөөн дор эсрэг чиглэлд шилжинэ. Өгөгдсөн төрлийн бөөмсийн зөөвөрлөх гүйдэл: Хүчний төрлөөс хамааран хэд хэдэн нь ялгагдана. төрлийн D. z. Үүнд: цахилгаан, туйлширсан, таталцлын, градиент. Цахилгаан дрейф гэж нэрлэдэг. Д.з. нэг төрлийн тогтмол цахилгаанд цаг . талбай Е , соронзонд перпендикуляр талбар (цахилгаан ба соронзон оронтой огтлолцсон). Цахилгаан Ларморын тойргийн хавтгайд үйлчлэх талбар нь Ларморын эргэлтийн хагас хугацааны туршид бөөмийн хөдөлгөөнийг хурдасгадаг.

Цагаан будаа. 1. Цэнэглэсэн бөөмийн огтлолцсон цахилгаан ба соронзон орон дахь шилжилт. Ажиглагч руу чиглэсэн соронзон орон. v dE, учир нь нэг чиглэл дэх хурдны бүрэлдэхүүн хэсэг (1-р зурагт доош чиглэсэн хөдөлгөөн) эсрэг чиглэлд (дээш хөдөлгөөн) шилжих үед хурдны бүрэлдэхүүн хэсгээс их байдаг. Өөр өөр цацрагийн улмаас r Hөөр дээр Бөөмийн тойрог замын зарим хэсэгт E ба H перпендикуляр чиглэлд хаагддаггүй, өөрөөр хэлбэл энэ чиглэлд шилжилт хөдөлгөөн үүсдэг. Цахилгааны хувьд дрейф F=ZeE,эндээс v dE =c/H 2,өөрөөр хэлбэл цахилгааны хурд Дрифт нь цэнэгийн тэмдэг, хэмжээ, бөөмийн массаас хамаарахгүй бөгөөд ион ба электронуудын хувьд хэмжээ, чиглэлийн хувьд ижил байна. Тиймээс цахилгаан . Д.з. h. in mag. талбай нь бүхэл плазмын хөдөлгөөнд хүргэдэг бөгөөд шилжилт хөдөлгөөнийг өдөөдөггүй. Гэсэн хэдий ч соронз байхгүй үед төвөөс зугтах хүч зэрэг хүч . талбарууд нь соронзонд цэнэгээс үл хамааран бүх бөөмс дээр адилхан үйлчилдэг. Талбай нь бүхэлдээ плазмын шилжилт хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй биш, харин электронууд болон ионуудыг өөр өөр чиглэлд шилжүүлэхэд хүргэдэг тул тэдгээр нь шилжилт хөдөлгөөн үүсэхэд хүргэдэг. хурдатгал, дараа нь тэдний хөдөлгөөн үйлдэл хийсэн мэт явагдана. Цахилгаан солих үед талбарт цаг хугацааны явцад бөөмс нь цахилгааны өөрчлөлт (хурдатгал) -тай холбоотой инерцийн хүчээр нөлөөлдөг. дрейф F E =tv dE = ts [N]/N 2 .(1) -ийг ашиглан бид туйлшрал гэж нэрлэгддэг энэ шилжилтийн хурдны илэрхийлэлийг олж авна. v dr = mc 2 E/ZeH 2 .Туйлшралын чиглэл Д.з. цаг нь цахилгаан гүйдлийн чиглэлтэй давхцдаг. талбайнууд. Туйлшрах хурд шилжилт хөдөлгөөн нь цэнэгийн тэмдгээс хамаардаг бөгөөд энэ нь шилжилтийн туйлшрал үүсэхэд хүргэдэг. одоогийн хөндлөн таталцлын хувьд болон маг. талбайнуудад таталцлын шилжилт хурдтай явагддаг v dG = ts/ZeH 2,Хаана g-таталцлын хурдатгал. Учир нь v dG нь цэнэгийн масс ба тэмдгээс хамаарна, дараа нь зөрөх гүйдэл үүсч, плазм дахь цэнэгийг салгахад хүргэдэг. Үүний үр дүнд таталцлын шилжилт хөдөлгөөн, тогтворгүй байдал үүсдэг. F rр, соронзон градиенттай пропорциональ. талбарууд (градиент D. z. h. гэж нэрлэгддэг). Хэрэв Ларморын тойрог дээр эргэлдэж буй бөөмсийг соронзон момент бүхий "соронз" гэж үзнэ

Цагаан будаа. 2. Градиентийн шилжилт. Соронзон орон дээшээ нэмэгддэг. Зөрөх гүйдэл нь зүүн тийш чиглэнэ.

Градиент шилжих хурд

Бөөм хурдтай хөдөлж байх үед v ||муруйн радиустай хүчний муруй шугамын дагуу (Зураг 3). Р

шилжилт хөдөлгөөн үүсдэг бөгөөд энэ нь төвөөс зугтах инерцийн хүчнээс үүдэлтэй mv 2 || /Р(төвөөс зугтах шилжилт гэж нэрлэгддэг). Хурд

Градиент ба төвөөс зугтах DZ-ийн хурд. h. ион ба электронуудын эсрэг чиглэлтэй, өөрөөр хэлбэл зөрөх гүйдэл үүсдэг. Энд авч үзэж буй шилжилт хөдөлгөөн нь соронзон орны перпендикуляр хүчний нөлөөгөөр Ларморын тойргийн төвүүдийн яг шилжилт (бөөмсүүдийн шилжилтээс тийм ч их ялгаатай биш) гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. талбар. Бөөмийн (плазмын) системийн хувьд ийм ялгаа нь чухал юм. Жишээлбэл, хэрэв бөөмийн хэм-па нь координатаас хамаардаггүй бол плазмын дотор бөөмсийн урсгал байхгүй (соронзон орон Максвеллийн талбарт нөлөөлдөггүйтэй бүрэн нийцдэг), гэхдээ урсгал байдаг. соронзон орон бол төвүүдийн . талбай нь нэг төрлийн бус (градиент ба төвөөс зугтах гүйдэл).

Цагаан будаа. 4. Тороид урхинд плазмын шилжилт хөдөлгөөн. тороид соронзон урхинд плазмын хориг. Хэвтээ байрлалтай торус дахь градиент ба төвөөс зугтах шилжилт нь босоо шилжилтийн гүйдэл, цэнэгийн хуваагдал, плазмын туйлшралыг үүсгэдэг (Зураг 4). Шинээр гарч ирж буй цахилгаан талбар нь бүх плазмыг торусын гаднах хана руу (тородын шилжилт гэж нэрлэгддэг) хөдөлгөдөг. Лит.:Франк-Каменецкий Д.А., Плазма - материйн дөрөв дэх төлөв, 2-р хэвлэл, М., 1963: Брагинский С.И., Плазмын үзэгдэл, ин: Плазмын онолын асуултууд, в. 1, М., 1063: O Raevsky V.N., Plasma on Earth and Space, K., 1980. С.С.Моисеев.

Физик нэвтэрхий толь бичиг. 5 боть. - М .: Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг. Ерөнхий редактор А.М.Прохоров. 1988 .

Бусад толь бичгүүдээс "Цэнэглэгдсэн бөөмсийн шилжилт" гэж юу болохыг харна уу.

Цахилгаан орон гэх мэт гадны нөлөөллийн дор цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн (электрон, ион гэх мэт) удаан (дулааны хөдөлгөөнтэй харьцуулахад) чиглэсэн хөдөлгөөн. * * * ЦЭНЭГЛЭГЧ БӨӨМИЙН ДРИФТ ЦЭНЭГЛЭГЧ БӨӨМИЙН ДРИФТ, удаан (... Нэвтэрхий толь бичиг

Гадны нөлөөн дор байгаа орчин дахь цэнэгтэй хэсгүүдийн (электрон, ион гэх мэт) удаан (дулааны хөдөлгөөнтэй харьцуулахад) чиглэсэн хөдөлгөөн, жишээлбэл. цахилгаан талбайнууд ... Том нэвтэрхий толь бичиг

цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн шилжилт хөдөлгөөн- - [А.С.Голдберг. Англи-Орос эрчим хүчний толь бичиг. 2006] Сэдвүүд: ерөнхийдөө энерги EN цэнэглэгдсэн бөөмийн шилжилт ... Техникийн орчуулагчийн гарын авлага

Үндсэн хөдөлгөөнд ууссан янз бүрийн шалтгааны нөлөөн дор цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн харьцангуй удаан чиглэсэн хөдөлгөөн. Жишээлбэл, цахилгаан гүйдэл ионжсон хийгээр дамжин өнгөрөхөд электронууд хурдаасаа гадна ... ... Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг

Гадны нөхцөлд цэнэгтэй бөөмс (электрон, ион гэх мэт) -ийн удаан (дулааны хөдөлгөөнтэй харьцуулахад) чиглэсэн хөдөлгөөн. нөлөө, жишээ нь цахилгаан талбайнууд... Байгалийн шинжлэх ухаан. Нэвтэрхий толь бичиг

Цахилгаан ба соронзон орны хувьд эдгээр талбайн хүчний нөлөөн дор бөөмсийн орон зай дахь хөдөлгөөн. Хатуу бодисын (металл, хагас дамжуулагч) плазмын хувьд тодорхой заалтууд нийтлэг байдаг ч плазмын хэсгүүдийн хөдөлгөөнийг доор авч үзсэн болно. Ялгах ...... Физик нэвтэрхий толь бичиг

- (Голландын дрифт). 1) хөлөг онгоцны шулуун замаас хазайх. 2) хөлөг онгоцны хөдөлгөөний чиглэл ба дунд хэсгийн хоорондох өнцөг; Энэ нь хөлөг онгоцны загвараас хамаарна. 3) хөлөг онгоц бага зэрэг хазайсан хэвээр байхаар далбаат дор байрлах хөлөг онгоцны байрлал ... ... Орос хэлний гадаад үгсийн толь бичиг

Нягт нь үүсэх хэсэгчилсэн буюу бүрэн ионжуулсан хий. мөн үгүйсгэх. төлбөр бараг ижил байна. Хүчтэй халах үед аливаа ус ууршиж, хий болж хувирдаг. Хэрэв та температурыг цаашид нэмэгдүүлбэл дулааны процесс огцом эрчимжих болно ... ... Физик нэвтэрхий толь бичиг

Соронзон тохиргоо цэнэгийг удаан барих чадвартай талбарууд. тоосонцор эсвэл плазмын хязгаарлагдмал хэмжээгээр. Байгалийн М.л. Жишээ нь, соронзон. нарны салхины плазмыг барьж цацраг хэлбэрээр хадгалдаг дэлхийн талбар. дэлхийн давхарга ...... Физик нэвтэрхий толь бичиг

Цусны сийвэн дэх процессууд нь плазмын параметрүүдийн орон зайн тархалтыг тэнцвэржүүлэхэд хүргэдэг тэнцвэргүй үйл явц юм: концентраци, массын дундаж хурд, электрон ба хүнд хэсгүүдийн хэсэгчилсэн температур. Төвийг сахисан хэсгүүдийн P. p-ээс ялгаатай нь ... Физик нэвтэрхий толь бичиг

Лекц №3.
Нэг жигд бус соронзон орон дахь хөдөлгөөн. Дрифтийн ойролцоо - хэрэглэх нөхцөл, шилжилтийн хурд. Нэг жигд бус соронзон орон дахь дрифт. Адиабат инвариант. Загалмайлсан цахилгаан ба соронзон орон дахь хөдөлгөөн. Ямар ч хүч чадал, соронзон орны огтлолцсон талбайн ерөнхий тохиолдол.
III. Цэнэглэгдсэн бөөмсийн шилжилт хөдөлгөөн
§3.1. Загалмайлсан нэгэн төрлийн талбайн хөдөлгөөн.
Загалмайлсан талбар дахь цэнэгтэй бөөмсийн хөдөлгөөнийг авч үзье
дрифтийн ойролцоо байдлаар. Бөөмийн хурдны чиглэлээс үл хамааран ижил төрлийн бүх бөөмстэй адил тодорхой тогтмол шилжилтийн хурдыг тодорхойлох боломжтой бол шилжилтийн ойролцоо тооцоолол хамаарна.
, Хаана
- шилжилт хөдөлгөөний хурд. Үүнийг цэнэглэгдсэн бөөмсийг хөндлөн огтлолцох замаар хийж болохыг харуулъя
талбайнууд. Өмнө дурьдсанчлан соронзон орон нь соронзон орны чиглэлд бөөмсийн хөдөлгөөнд нөлөөлдөггүй. Тиймээс зөрөх хурдыг зөвхөн соронзонд перпендикуляр чиглүүлж болно, өөрөөр хэлбэл:
, ба
, Хаана
. Хөдөлгөөний тэгшитгэл:
(бид үржүүлэгчийг GHS дээр бичсээр байна). Дараа нь хурдны хөндлөн бүрэлдэхүүн хэсгийн хувьд:
, бид тэлэлтийг шилжилтийн хурдаар орлуулна:
, өөрөөр хэлбэл
. Энэ тэгшитгэлийг бүрэлдэхүүн хэсэг тус бүрээр хоёроор сольж, харгалзан үзье
, өөрөөр хэлбэл,
, бид зөрөх хурдны тэгшитгэлийг олж авна:
. Соронзон талбараар вектороор үржүүлснээр бид дараахь зүйлийг олж авна.
. Дүрмийг харгалзан бид авдаг
, хаана:

- шилжилт хөдөлгөөний хурд. (3.1)

.
Зөрөх хурд нь цэнэгийн тэмдэг болон массаас хамаардаггүй, өөрөөр хэлбэл. плазм бүхэлдээ шилждэг. (3.1) хамаарлаас харахад хэзээ
зөрөх хурд нь гэрлийн хурдаас их болж, утгаа алддаг. Гол нь харьцангуй засварыг харгалзан үзэх шаардлагагүй юм. At
шилжилтийн ойролцоо нөхцөлийг зөрчих болно. Соронзон талбар дахь цэнэгтэй бөөмсийн шилжилт хөдөлгөөний ойролцоолсон нөхцөл нь соронзон орон дахь бөөмийн эргэлтийн үед шилжилт хөдөлгөөнийг үүсгэгч хүчний нөлөөлөл бага байх ёстой бөгөөд зөвхөн энэ тохиолдолд шилжилтийн хурд болно. тогтмол байх. Энэ нөхцлийг дараах байдлаар бичиж болно.
, үүнээс бид зөрөх хөдөлгөөнийг ашиглах нөхцөлийг олж авдаг
талбарууд:
.

Цэнэглэсэн бөөмсийн боломжит траекторийг тодорхойлох
талбайн хувьд эргэлтийн хурдны бүрэлдэхүүн хэсгийн хөдөлгөөний тэгшитгэлийг авч үзье :
, хаана
. Онгоцыг явуулаарай ( x,y) соронзон оронтой перпендикуляр байна. Вектор давтамжтайгаар эргэлддэг
(электрон ба ион өөр өөр чиглэлд эргэлддэг) хавтгайд ( x,y), модулийн хувьд тогтмол хэвээр байна.

Хэрэв бөөмийн анхны хурд нь энэ тойрог дотор байвал бөөмс эпициклоидын дагуу хөдөлнө.

2-р бүс.Тэгшитгэлээр өгөгдсөн тойрог
, циклоидтой тохирч байна. Векторыг эргүүлэх үед үе бүрийн хурдны вектор эхийг дайран өнгөрнө, өөрөөр хэлбэл хурд нь тэгтэй тэнцүү байна. Эдгээр моментууд нь циклоидын суурийн цэгүүдтэй тохирч байна. Замын зам нь радиустай дугуйны ирмэг дээр байрлах цэгийн дүрсэлсэнтэй төстэй юм
. Циклоид өндөр нь , өөрөөр хэлбэл бөөмийн масстай пропорциональ байх тул ионууд электроноос хамаагүй өндөр циклоидын дагуу шилжих бөгөөд энэ нь 3.2-р зурагт үзүүлсэн бүдүүвч дүрслэлд тохирохгүй байна.

3-р талбай.Тойргийн гаднах талбай
, өндөр нь гогцоотой (гипоциклоид) трохоидтой тохирч байна
. Гогцоонууд нь хурдны бүрэлдэхүүн хэсгийн сөрөг утгатай тохирч байна бөөмс эсрэг чиглэлд шилжих үед.

ТУХАЙ талбай 4: Цэг
(
) шулуун шугамтай тохирч байна. Хэрэв та анхны хурдтай бөөмсийг хөөргөвөл
, тэгвэл цаг хугацааны агшин бүрт цахилгаан ба соронзон хүчний хүч тэнцвэртэй байх тул бөөмс шулуун шугамаар хөдөлдөг. Эдгээр бүх траекторууд нь радиустай дугуй дээр байрлах цэгүүдийн хөдөлгөөнтэй тохирч байна гэж төсөөлж болно
, тиймээс бүх траекторийн хувьд уртааш орон зайн хугацаа
. Хугацааны хувьд
Бүх траекторийн хувьд цахилгаан ба соронзон орны нөлөөллийг харилцан нөхөх явдал гардаг. Бөөмийн дундаж кинетик энерги тогтмол хэвээр байна
. Үүнийг дахин тэмдэглэх нь чухал юм

Хэрэв цахилгаан хүч биш бол дээр дурдсан бүх дүгнэлт зөв байна
дур зоргоороо хүч хэрэглэх , бөөмс дээр үйлчилдэг ба
. Дурын хүчний талбарт шилжих хурд:

(3.2)

цэнэгээс хамаарна. Жишээлбэл, таталцлын хүчний хувьд
:
- таталцлын шилжилтийн хурд.

§3.2. Нэг жигд бус соронзон орон дахь цэнэгтэй бөөмсийн шилжилт хөдөлгөөн.

Хэрэв соронзон орон орон зайд аажмаар өөрчлөгдвөл түүний дотор хөдөлж буй бөөмс Ларморын радиус аажмаар өөрчлөгддөг соронзон орны шугамыг тойрон эргэлдэж, Ларморын олон эргэлт хийх болно. Бид бөөмийн өөрөө биш, харин тэргүүлэгч төв гэж нэрлэгддэг агшин зуурын эргэлтийн төвийн хөдөлгөөнийг авч үзэж болно. Бөөмийн хөдөлгөөнийг тэргүүлэх төвийн хөдөлгөөн гэж тайлбарлах, i.e. Хэрэв нэг эргэлтийн үед Ларморын радиусын өөрчлөлт нь Ларморын радиусаас хамаагүй бага байвал зөрөлтийн ойролцоо тооцоолол хамаарна. Талбайн орон зайн өөрчлөлтийн шинж чанар нь Ларморын радиусаас ихээхэн давсан тохиолдолд энэ нөхцөл хангагдах нь ойлгомжтой.
, энэ нь нөхцөлтэй тэнцүү байна:
. Ларморын радиус нь соронзон орны хүч чадалтай урвуу харьцаагаар буурдаг тул энэ нөхцөл биелэх тусам соронзон орны хүч их байх болно. Нэг төрлийн бус соронзон орон дахь цэнэглэгдсэн бөөмсийн олон төрлийн хөдөлгөөнийг тэдгээрт багасгаж болох тул ерөнхий сонирхлын зарим тохиолдлыг авч үзье.

Соронзон талбар нь жигд, ижил чиглэлтэй боловч өөр өөр хэмжээтэй хавтгайн зүүн ба баруун тийш үсрэлт бүхий соронзон орон дахь цэнэглэгдсэн бөөмийн хөдөлгөөний асуудлыг авч үзье (3.5-р зургийг үз). ), зөв ​​байх болтугай Х 2 > Х 1 . Бөөм хөдөлж байх үед түүний Ларморын тойрог цохилтын хавтгайг огтолдог. Замын зам нь хувьсах Ларморын радиустай Ларморын тойргуудаас бүрдэх бөгөөд үүний үр дүнд бөөмс нь цохилтын хавтгайн дагуу "зүлдэг". Зураг 3.5-аас харахад шилжилт нь соронзон орны чиглэл ба түүний градиенттай перпендикуляр бөгөөд эсрэг цэнэгтэй бөөмүүд өөр өөр чиглэлд шилжиж байна. Энгийн болгохын тулд бөөмсийг хэвийн дагуу цохилтын хавтгайг огтолцгооё. Дараа нь Ларморын хагас мөчлөгийн нийлбэртэй тэнцэх хугацаанд

Зураг 3.5. Соронзон орон дахь үсрэлттэй хил дээрх градиент зөрөх.

зүүн ба баруун талд байгаа хэсгийн хувьд: бөөмс энэ хавтгайн дагуу уртаар шилжсэн . Дрифтийн хурдыг дараах байдлаар тодорхойлж болно . Хаана  Х Х 2  Х 1  соронзон орны үсрэлтийн хэмжээ, ба  Х Х 2 + Х 1  - түүний дундаж утга.

Мөн тодорхой хавтгайн зүүн ба баруун талд байрлах соронзон орны хэмжээ өөрчлөгдөхгүй, харин чиглэл өөрчлөгдөх үед зөрөх нь тохиолддог (3.6-р зургийг үз). Хилийн зүүн ба баруун талд бөөмсүүд ижил радиустай Ларморын тойрогт эргэлддэг боловч эргэлтийн эсрэг чиглэлтэй байдаг. Ларморын тойрог нь интерфэйсийн хавтгайтай огтлолцох үед дрифт үүсдэг. Бөөмийг давхаргын хавтгайг хэвийн дагуу огтолж, дараа нь Ларморын тойргийг "тайрах" ёстой.

Зураг 3.6. Соронзон орны чиглэлийг өөрчлөх үед градиентийн шилжилт

3.6-р зурагт үзүүлсний дагуу босоо диаметр ба дараа нь баруун тал нь электроныг дээш, ионы хувьд доошоо тусгах ёстой. Энэ тохиолдолд Ларморын хугацаанд давхаргын дагуух шилжилт нь Ларморын хоёр диаметртэй байх нь ойлгомжтой тул энэ тохиолдолд шилжилт хөдөлгөөний хурд нь: .

§3.3. Тогтмол гүйдлийн соронзон орон дахь дрифт.
Тогтмол гүйдлийн дамжуулагчийн нэгэн төрлийн бус соронзон орон дахь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн шилжилт нь юуны түрүүнд соронзон орон нь гүйдлийн зайтай урвуу хамааралтай байдаг тул цэнэглэгдсэн бөөмийн градиент зөрөх болно. дотор нь хөдөлж байна. Үүнээс гадна зөрөх нь соронзон орны шугамын муруйлттай холбоотой байдаг. Драйфыг үүсгэдэг энэ хүчний хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийг авч үзье, үүний дагуу бид шилжилтийн хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийг олж авна.
заалт 3.3.1. Диа соронзон (градиент) шилжилт.
Градиентийн шилжилтийн механизм нь бөөмс нь траекторийн янз бүрийн цэгүүдэд өөр өөр эргэлтийн радиустай байдаг: энэ нь цаг хугацааны тодорхой хэсгийг илүү хүчтэй талбарт, нэг хэсэг нь сул талбарт зарцуулдаг. Эргэлтийн радиусыг өөрчлөх нь шилжилт хөдөлгөөн үүсгэдэг (Зураг 3.7). Талбайн шугамын эргэн тойронд эргэлдэж буй цэнэгтэй бөөмийг тэнцүү дугуй гүйдлийн соронзон диполь гэж үзэж болно. Градиент шилжилтийн хурдны илэрхийлэлийг жигд бус талбар дахь соронзон дипольд үйлчлэх хүчний мэдэгдэж буй илэрхийллээс авч болно.
- соронзон диполийг хүчтэй талбайгаас түлхэж буй диамагнит хүч, хаана
,
, Хаана соронзон оронтой хөндлөн огтлолцсон бөөмийн кинетик энергийн бүрэлдэхүүн хэсэг. Соронзон орны хувьд дараах хамаарал хүчинтэй байна.
, Хаана Р кр- хүчний шугамын муруйлтын радиус, - нэгж хэвийн вектор.

Диамагнит (градиент) шилжилтийн хурд, хаана - талбайн шугамын хоёр хэвийн. Бинормалийн дагуух шилжилтийн чиглэл нь электрон ба ионуудын хувьд өөр байна.

Лекц No 3. ЦЭНЭГЛЭГДСЭН БӨӨМСИЙН ДРИФТ ХӨДӨЛГӨӨ Нэг жигд бус соронзон орон дахь хөдөлгөөн. Drift proximation - хэрэглэх нөхцөл, лекц No3.
ЦЭНЭГЛЭГДСЭН БӨӨМСИЙН ДРИФТ ХӨДӨЛГӨӨ
Нэг жигд бус соронзон орон дахь хөдөлгөөн. Дрифтийн ойролцоо - хэрэглэх нөхцөл,
шилжилтийн хурд. Нэг жигд бус соронзон орон дахь дрифт. Адиабат инвариант.
Загалмайлсан цахилгаан ба соронзон орон дахь хөдөлгөөн.
Загалмайлсан нэгэн төрлийн E H талбар дахь хөдөлгөөн.
Хэрэв ялгах боломжтой бол зөрөх ойролцоо тооцоолол хамаарна
ижил төрлийн бүх бөөмсийн хувьд ижил тогтмол хурд
бөөмийн хурдны чиглэлээс үл хамааран шилжилт хөдөлгөөн. Соронзон орон нь тийм биш юм
соронзон орны чиглэлд бөөмсийн хөдөлгөөнд нөлөөлдөг. Тиймээс хурд
шилжилт хөдөлгөөнийг зөвхөн соронзон оронтой перпендикуляр чиглүүлж болно.
Э Х
Vdr c
H2
- шилжилт хөдөлгөөний хурд.
Дрифтийн хөдөлгөөнийг хэрэглэх нөхцөл E H
талбаруудад:
Э
В
Х
в
Талбай дахь цэнэгтэй бөөмсийн боломжит траекторийг тодорхойлохын тулд авч үзье
Эргэлтийн хурдны бүрэлдэхүүн хэсгийн хөдөлгөөний тэгшитгэл:
. q
му
в
у Х

Хэрэв зөрөлтийн ойролцоо нөхцөл хангагдаагүй бол өөрөөр хэлбэл цахилгаан талбайн үйлчлэлд эсвэл магнийн нөлөөгөөр нөхөгдөхгүй.

Нэг жигд бус соронзон орон дахь цэнэгтэй бөөмсийн шилжилт хөдөлгөөн.

Соронзон орны үсрэлтийн хавтгай дагуу цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн шилжилт хөдөлгөөн. Градиент шилжилт.

Тогтмол гүйдлийн соронзон орон дахь дрифт.

Төвөөс зугтах (инерцийн) шилжилт.

Туйлшралын шилжилт.

10. Торойдын шилжилт ба эргэлтийн хувиргалт

Цахилгаан орон дахь цэнэгтэй бөөмийн хөдөлгөөний нийт хурд нь дулааны эмх замбараагүй хөдөлгөөний хурд гэсэн хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй. wболон талбайн нөлөөгөөр чиглэлийн хурд у.

. (1.5)

Д

Цагаан будаа. 1.1. Агаар дахь электрон шилжилтийн хурд нь өгөгдсөнөөс хамаарна

цахилгаан талбайн хүч

Агаар дахь электрон шилжилтийн хурд нь утгуудаас хамаарлыг Зураг 1.1-д харуулав Э/n.

Ерөнхийдөө дрифтийн хурд

, (1.6)

Хаана к- гэж нэрлэдэг хөдөлгөөнт байдал. Энэ утгын онцлог нь ион ба электронуудын хувьд агаар дахь хөдөлгөөнт байдлын утга бараг тогтмол байдаг өргөн хүрээний эрчимтэй утгууд байдаг.

Хийн ялгаралт үүсэхтэй тохирч буй талбайн утгын хүрээн дэх ионуудын хувьд хийн хэвийн нөхцөлд агаар дахь хөдөлгөөнт байдлын утгууд нь байна. TOба  = 2.0 см 2 /Vs ба TOба  = 2.2 см 2 /Vs.

Электронуудын хувьд TO e = (45)10 2 см 2 /Vs бөгөөд энэ нь ионуудын хэмжээнээс хоёр дахин их байна.

1.4. Нөлөөллийн иончлолын коэффициент

Энэ коэффициент нь хий ялгаруулах онолд хэрэглэгддэг хамгийн чухал шинж чанар бөгөөд ялгадас үүсэх гол урвалыг тодорхойлдог.

Нөлөөллийн ионжуулалтыг хэлбэрийн урвалаар илэрхийлж болно

e + M  M + + 2e,

Энд M нь хийн атом эсвэл молекул юм. Нөлөөллийн иончлолын коэффициент нь талбайн дагуу 1 см-ийн зам дагуу нэг электрон гүйцэтгэсэн иончлолын үйл явдлын тоотой тэнцүү байна. Иончлолын энерги В

Иончлолын энерги, эВ  Нөлөөллийн иончлолын коэффициентийг ихэвчлэн тэмдэглэдэг

, (1.7)

Хаана мөн түүнчлэн анхны Таунсендын нөлөөллийн иончлолын коэффициент гэж нэрлэгддэг бөгөөд электронтой мөргөлдөх үед хийн молекулуудын иончлолын үр дүнд электродуудын хоорондох зай дахь гүйдлийн өсөлтөөр тодорхойлогддог. Ионжуулалтын процесс нь шинэ чөлөөт электронууд үүсэхэд хүргэдэг. Эдгээр чөлөөт электронууд нь эргээд иончлолд, өөрөөр хэлбэл шинэ электрон үүсэхэд хангалттай талбайн энергийг олж авдаг. Нэг жигд талбар бүхий завсарт урсах гүйдэл нэмэгдэж, илэрхийлэлээр өгөгдөнөг  завсарын урт (сантиметрээр), баби

0  анхны гүйдлийн утга. Нөлөөллийн иончлолын коэффициент нь талбайн дагуу 1 см-ийн зам дагуу нэг электрон гүйцэтгэсэн иончлолын үйл явдлын тоотой тэнцүү байна. Иончлолын энерги   Нөлөөллийн иончлолын коэффициент нь талбайн дагуу 1 см-ийн зам дагуу нэг электрон гүйцэтгэсэн иончлолын үйл явдлын тоотой тэнцүү байна. Иончлолын энерги Ионжилт нь электрон энерги дээр явагддаг тул  ба электроноор олж авсан энерги нь хийн нягтрал, дараа нь иончлолын магадлал, улмаар коэффициентээр тодорхойлогддог талбай ба дундаж чөлөөт замаас хамаарна. nталбай болон хийн молекулуудын концентрацаас хамаарах ёстой эсвэл түүний даралт r  /n = . Туршилтууд нь үнэхээр хамааралтай гэдгийг баталж байна(Э/nе  /эсвэл түүний даралт= . Туршилтууд нь үнэхээр хамааралтай гэдгийг баталж байна(Э/эсвэл түүний даралт) эсвэл

, (1.8)

), мөн атмосферийн даралтын дарааллын хийн даралтанд энэ хамаарлыг хэлбэрийн тэгшитгэлээр сайн тайлбарласан болно. хаана хаанаА Тэгээд IN

 хийнээс хамааралтай тогтмолууд.  /n = . Туршилтууд нь үнэхээр хамааралтай гэдгийг баталж байна(Э/nЗураг дээр. 1.2 нь туршилтын хамаарлыг харуулж байна ) агаарт. Хандлага/nЭ

ихэвчлэн бууруулсан талбайн хүч гэж нэрлэдэг.

TOЦагаан будаа. 1.2. Ионжилтын болон наалдалтын коэффициентийн хамаарал ба) агаарт. Хандлага / n