Бөөмийн шилжилтийн хурд гэж юу вэ? Нэг жигд бус соронзон орон дахь хөдөлгөөн

Астрофизик ба термоядролын асуудалд ихээхэн сонирхолорон зайд өөр өөр соронзон орон дахь бөөмсийн зан төлөвийг илэрхийлдэг. Ихэнхдээ энэ өөрчлөлт нь нэлээд сул байдаг бөгөөд хамгийн сайн ойролцоолсон хувилбар нь Alfvén-ийн олж авсан цочролын аргаар хөдөлгөөний тэгшитгэлийн шийдэл юм. "Хангалттай сул" гэсэн нэр томьёо нь В-ийн хэмжээ эсвэл чиглэлийн хувьд мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөх зай нь бөөмийн эргэлтийн радиус a-тай харьцуулахад их байна гэсэн үг юм. Энэ тохиолдолд 0 дөхөж очиход бөөмс эргэн тойронд спираль хэлбэрээр хөдөлдөг гэж үзэж болно. цахилгаан шугам соронзон оронтодорхойлогдсон эргэлтийн хурдтай

соронзон орны орон нутгийн хэмжээ. Дараагийн ойролцоолсон байдлаар тойрог замд удаан өөрчлөлт гарч ирдэг бөгөөд энэ нь тэдний тэргүүлэх төвийн (эргэлтийн төв) зөрөх хэлбэрээр илэрхийлэгдэж болно.

Бидний авч үзэх талбайн орон зайн өөрчлөлтийн эхний төрөл бол B-д перпендикуляр чиглэлийн өөрчлөлт юм. Тухайн чиглэлд талбайн хэмжигдэхүүн градиент байг. нэгж вектор, В-д перпендикуляр тул . Дараа нь эхний ойролцоолсноор эргэлтийн давтамжийг хэлбэрээр бичиж болно

Энд чиглэлийн координат байгаа бөгөөд тэлэлт нь координатын гарал үүслийн ойролцоо хийгддэг бөгөөд B нь чиглэлээ өөрчлөхгүй тул В дагуух хөдөлгөөн жигд хэвээр байна. Тиймээс бид зөвхөн өөрчлөлтийг авч үзэх болно хажуугийн хөдөлгөөн. Үүнийг жигд талбар дахь хөндлөн хурд, а нь жижиг залруулга гэсэн хэлбэрээр бичээд бид хөдөлгөөний тэгшитгэлд (12.102) орлуулна.

(12.103)

Дараа нь зөвхөн нэгдүгээр эрэмбийн нөхцлүүдийг хадгалснаар бид ойролцоо тэгшитгэлийг олж авна

(12.95) ба (12.96) харьцаанаас харахад жигд талбарт хөндлөн хурд ба координат нь харилцан хамааралтай байдаг.

(12.105)

Энд X нь хөндөгдөөгүй хэсгийн эргэлтийн төвийн координат юм дугуй хөдөлгөөн(Энд (12.104) -д бид дамжуулан илэрхийлбэл дараа нь авна

Энэ илэрхийлэл нь хэлбэлзэгч гишүүнээс гадна тэгээс өөр дундаж утгатай тэнцүү болохыг харуулж байна

Тодорхойлохын тулд дундаж хэмжээДекартын бүрдэл хэсгүүд нь далайц a ба фазын шилжилт 90°-аар синусоид байдлаар өөрчлөгддөгийг тооцоход хангалттай. Тиймээс дундаж утгад зөвхөн зэрэгцээ бүрэлдэхүүн нөлөөлнө, тиймээс

(12.108)

Тиймээс "градиент" шилжилтийн хурдыг өгөгдсөн

(12.109)

эсвэл вектор хэлбэрээр

Илэрхийлэл (12.110) нь хангалттай жижиг талбайн градиентуудын хувьд шилжилтийн хурд нь бага байх үед байгааг харуулж байна. тойрог замын хурд.

Зураг. 12.6. Соронзон орны хөндлөн градиентаас болж цэнэглэгдсэн бөөмсийн шилжилт хөдөлгөөн.

Энэ тохиолдолд бөөмс нь тэргүүлэгч төвийг тойрон хурдан эргэлддэг бөгөөд энэ нь B ба grad B-д перпендикуляр чиглэлд аажмаар хөдөлдөг. Drift чиглэл. эерэг бөөмс(12.110) илэрхийллээр тодорхойлогдоно. Сөрөг цэнэгтэй бөөмийн хувьд шилжилтийн хурд нь байна эсрэг тэмдэг; Энэ тэмдгийн өөрчлөлт нь градиентийн шилжилтийн тодорхойлолттой холбоотой юм Талбайн хүч нь дунджаас их ба дунджаас бага бүс нутагт бөөмс хөдөлж байх үед траекторийн муруйлтын радиусын өөрчлөлтийг харгалзан чанарын хувьд тайлбарлаж болно. Зураг дээр. Зураг 12.6-д янз бүрийн цэнэгийн шинж тэмдэг бүхий бөөмсийн зан төлөвийг чанарын хувьд харуулав.

Бөөмийн тэргүүлэх төвийн шилжилт хөдөлгөөнд хүргэдэг өөр нэг төрлийн талбайн өөрчлөлт бол талбайн шугамын муруйлт юм. Зурагт үзүүлсэн зүйлийг авч үзье. 12.7 -аас хамааралгүй хоёр хэмжээст орон. Зураг дээр. 12.7, a нь тэнхлэгтэй параллель жигд соронзон орныг харуулав. тогтмол хурдцахилгаан шугамын дагуу. Бид энэ хөдөлгөөнийг 1-р зурагт үзүүлсэн муруй талбайн шугамтай талбар дахь бөөмийн хөдөлгөөний тэг ойролцоолсон гэж үзэх болно. 12.7b, энд талбайн шугамын орон нутгийн муруйлтын радиус R нь a-тай харьцуулахад том байна.

Зураг. 12.7. Талбайн шугамын муруйлтаас болж цэнэглэгдсэн бөөмсийн шилжилт. a - тогтмол жигд соронзон орон дээр бөөмс нь хүчний шугамын дагуу спираль хэлбэрээр хөдөлдөг; b - соронзон орны шугамын муруйлт нь шилжилтийг үүсгэдэг; хавтгайд перпендикуляр

Ойролцооны эхний засварыг дараах байдлаар олж болно. Бөөм нь талбайн шугамын эргэн тойронд спираль хэлбэрээр хөдөлдөг бөгөөд талбайн шугам нь муруй байдаг тул тэргүүлэх төвийн хөдөлгөөний хувьд энэ нь гадаад төрхтэй тэнцэнэ. төвөөс зугтах хурдатгалЭнэ хурдатгал нь үр дүнтэй цахилгаан талбайн нөлөөн дор явагддаг гэж бид үзэж болно

(12.111)

соронзон орон дээр нэмсэн мэт. Гэхдээ (12.98) дагуу ийм үр дүнтэй цахилгаан орон ба соронзон орны хослол нь төвөөс зугтах шилжилт хөдөлгөөнд хүргэдэг.

(121,2)

Тэмдэглэгээг ашиглан бид төвөөс зугтах хөдөлгөөний хурдны илэрхийлэлийг хэлбэрээр бичнэ

Хөрөлтийн чиглэл тодорхойлогддог вектор бүтээгдэхүүн, үүнд R нь муруйлтын төвөөс бөөмийн байршил руу чиглэсэн радиус вектор юм. (12.113) нэвтрэх тэмдэг нь тохирч байна эерэг цэнэгбөөмс бөгөөд For тэмдгээс хамаарахгүй сөрөг бөөмутга нь сөрөг болж, шилжилтийн чиглэл өөрчлөгдөнө.

Хөдөлгөөний тэгшитгэлийг шууд шийдэх замаар (12.113) илүү нарийвчлалтай, гэхдээ бага дэгжин харьцааг гаргаж болно. Хэрэв та орвол цилиндр координатуудмуруйлтын төв дэх координатын гарал үүсэлтэй (12.7-р зургийг үз, б), тэгвэл соронзон орон нь зөвхөн -компоненттэй байх болно вектор тэгшитгэлХөдөлгөөнийг дараах гурван скаляр тэгшитгэл болгон бууруулна.

(12-114)

Хэрэв тэг дөхөж очиход траектор нь муруйлтын радиустай харьцуулахад бага радиустай спираль байвал хамгийн бага дарааллаар эхний тэгшитгэлээс (12.114) бид дараах ойролцоо илэрхийллийг олж авна: Гауссын плазмын хэсгүүд температуртай байна. см/сек-ийн шилжилтийн хурд. Энэ нь хэдхэн секундын дотор тэд шилжилтийн улмаас тасалгааны хананд хүрнэ гэсэн үг юм. Илүү халуун плазмын хувьд шилжилтийн хурд нь үүнээс ч их байдаг. Торойд геометрийн шилжилтийг нөхөх нэг арга бол торусыг найм хэлбэртэй болгох явдал юм. Учир нь бөөмс ихэвчлэн ийм дотор олон эргэлт хийдэг хаалттай систем, дараа нь муруйлт болон градиент хоёулаа байдаг бүс нутгуудыг дайран өнгөрнө янз бүрийн шинж тэмдэг, мөн ээлжлэн дотогшоо шилжинэ янз бүрийн чиглэлүүд. Тиймээс, хамгийн багадаа эхний ээлжинд үр дүнд нь дундаж дрейф тэг болж хувирна. Соронзон талбайн орон зайн өөрчлөлтөөс үүдэлтэй шилжилт хөдөлгөөнийг арилгах энэ аргыг ашигладаг термоядролын байгууламжуудодны төрөл. Ийм суурилуулалтанд плазмын хориг нь хавчих эффектийг ашигладаг суурилуулалтаас ялгаатай (10-р бүлэг, § 5-7-г үзнэ үү) хүчтэй гадаад урт соронзон орны тусламжтайгаар хийгддэг.

ЦЭНЭГТЭЙ БӨӨМСИЙН ДРИФТ- цэнэгийн харьцангуй удаан чиглэлтэй хөдөлгөөн. задралын нөлөөнд байгаа тоосонцор. тэдгээрийн үндсэн дээр давхардсан шалтгаанууд. хөдөлгөөн (тогтмол эсвэл эмх замбараагүй). Жишээлбэл, цахилгаан kl дахь гүйдэл. хүрээлэн буй орчин (металл, хий, электролит) нь цахилгаан хүчний нөлөөн дор үүсдэг. талбарууд бөгөөд ихэвчлэн бөөмсийн дулааны (санамсаргүй) хөдөлгөөнд давхардсан байдаг. Дулааны хөдөлгөөн нь макроскоп үүсгэдэггүй. дундаж хурдтай байсан ч гэсэн урсгал vЭнэ хөдөлгөөн нь шилжилт хөдөлгөөний хурдаас хамаагүй их юм v d. хандлага vг /vчиглэлийн зэргийг тодорхойлдог хөдөлгөөний хураамж. бөөмс бөгөөд зөөвөрлөхөд нөлөөлж буй хүчин зүйлсийн эрч хүч, цэнэгтэй хэсгүүдийн төрөл, орчны төрөл зэргээс хамаарна. Д.з. цаг мөн хэзээ тохиолдож болно жигд бус хуваарилалтцэнэглэгдсэн хэсгүүдийн концентраци ( тархалт), цэнэгтэй бөөмсийн хурд жигд бус хуваарилалттай ( дулааны тархалт).
Цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн плазм дахь шилжилт. Учир нь ихэвчлэн соронзон орон дээр байрладаг. талбар, шинж чанар D. z. h. хөндлөн соронзон ба 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 р Н=v/ w Х=cmv/ZeH. Энд Н- соронзон хурцадмал байдал талбайнууд, д, тТэгээд v- , бөөмийн масс ба хурд, w H =ZeH/mc- Лармор () давтамж. Маг. талбайн дарааллын зайд бага зэрэг өөрчлөгдвөл бараг жигд гэж үзнэ rH. At хувьцааны бэлэн байдал. ext. хүч чадал Ф(цахилгаан таталцал, градиент) тойрог замд хөдөлгөөнгүй байдлаас жигд шилжих нь Ларморын хурдан эргэлт дээр суурилдаг. соронзтой перпендикуляр чиглэлд хурд. талбай, ба ажиллах хүч. Дрифтийн хурд

Илэрхийллийн хуваагч нь бөөмийн цэнэгийг агуулж байгаа тул хэрэв хүч Фион ба электронууд дээр адилхан үйлчилдэг, 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, ., таталцлын, градиент. Цахилгаан дрейф гэж нэрлэдэг. Д.з. нэг төрлийн тогтмол цахилгаанд цаг . соронзон оронтой перпендикуляр Е талбар. 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. энэ нь талбайн чиглэлд хөдөлж, үүний дагуу эсрэг тохиолдолд ижил хэмжээгээр удаашруулна. Үүний үр дүнд бөөмс E-ийн дагуу хөдөлдөггүй, харин E-тэй перпендикуляр чиглэлд хурдны зөрүү үүсдэг. v dE, учир нь нэг чиглэлд хурдны бүрэлдэхүүн хэсэг (1-р зурагт доош чиглэсэн хөдөлгөөн) эсрэг чиглэлд шилжих үед (дээш хөдөлгөөн) хурдны бүрэлдэхүүнээс их байдаг. Өөр өөр цацрагийн улмаас rHөөр дээр Орбитын хэсгүүдэд бөөмийн траектори нь E ба H перпендикуляр чиглэлд хаагддаггүй, өөрөөр хэлбэл энэ чиглэлд шилжилт хөдөлгөөн үүсдэг. Цахилгааны хувьд дрейф F=ZE, эндээс v dE =c/H 2, өөрөөр хэлбэл цахилгааны хурд Дрифт нь цэнэгийн тэмдэг, хэмжээ, бөөмийн массаас хамаардаггүй 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 таталцал, төвөөс зугтах хүч зэрэг хүчнүүд. талбарууд нь соронзонд цэнэгээс үл хамааран бүх бөөмс дээр адилхан үйлчилдэг. Энэ талбар нь бүхэлдээ плазмын шилжилт хөдөлгөөнөөс бус харин электрон ба ионуудын шилжилт хөдөлгөөнөөс үүсдэг. өөр өөр талууд, зөрөх урсгал үүсэхэд хүргэдэг. Хэрэв бөөмс тогтмол эсвэл аажмаар өөрчлөгддөг хурдатгалтай бол тэдний хөдөлгөөн яг л 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 = mc/ZeH 2, Хаана g- 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 хөдөлгөөнтогтворгүй байдал үүсдэг. Нэг жигд бус соронзонд талбарт хоёр төрлийн DZ үүсч болно. гетерогенийн чиглэлээс хамаарч: талбайн дагуу ба хөндлөн. Хөндлөн соронзон гетероген байдал талбайн шугам (Зураг. 2) зузаарч, ховор бүрдсэн талбар, бүс нутаг дахь тойрог замын радиус нь үнэн хэрэгтээ хүргэдэг. хүчтэй талбарсул газартай харьцуулахад бага болдог. Энэ нь Ларморын тойргийн төвийг талбайн шугамуудаар талбарыг хүчээр багасгах чиглэлд түлхэж байгаатай тэнцүү юм. F rр, соронзон градиенттай пропорциональ. талбарууд (градиент D. z. h. гэж нэрлэгддэг). Хэрэв Ларморын тойрог дээр эргэлдэж буй бөөмсийг "соронзон" гэж үзвэл


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

Хурд градиентийн шилжилт

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 эсрэг чиглэлүүдион ба электронуудын хувьд, 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 нь Максвеллийн тархалтад нөлөөлөхгүй гэдгийг бүрэн дагаж мөрддөг), гэхдээ урсгал байдаг. Хэрэв соронзон орон Максвеллийн тархалтад нөлөөлөхгүй бол төвүүдийн . талбай нь нэг төрлийн бус (градиент ба төвөөс зугтах гүйдэл).


Цагаан будаа. 4. Торойд хавханд плазмын шилжилт ба туйлшрал. Нэг төрлийн бус соронзон орон дахь дрифт талбай нь плазмыг тороид соронзон урхинд оруулахад хэцүү болгодог. 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 - бодисын дөрөв дэх төлөв, 2-р хэвлэл, М., 1963: Брагинский С.И., сийвэн дэх, цуглуулгад: Плазмын онолын асуултууд, v. 1, М., 1063: O Raevsky V.N., Plasma on Earth and Space, K., 1980. С.С.Моисеев.

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. Таталцлын шилжилтийн үед ион ба электронууд эсрэг чиглэлд шилжиж, улмаар цахилгаан гүйдэл үүсэх нь чухал бөгөөд нягтыг нь томъёогоор илэрхийлдэг (бид ионуудыг дангаараа 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) өргөжүүлэх 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. Градиентийн шилжилтийн үед орон зайн нэгэн 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 болно, =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 сонгохдоо дур зоргоороо ханддаг байдлыг харгалзан бид градиентийн шилжилтийн хурдыг олж авна.

(2.1.14)

Томъёо нь ион ба электронуудын шилжилтийн эсрэг чиглэлийг өгдөг бөгөөд энэ нь харагдах байдалд хүргэдэг цахилгаан гүйдэл^ соронзон орон.

В. Төвөөс зугтах шилжилт.

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 энд бас хамааралтай болж байна. Энгийн байх үүднээс соронзон орны шугамын муруйлтын радиус тогтмол ба тэнцүү байна гэж үзье. 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 байна 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 азимутын бүрэлдэхүүн хэсэг) тэнхлэг дээр 0 болж эргэх нь радиаль чиглэлд шилжилтийг үүсгэж, муруй соронзон орны шугамын дагуу бөөмсийн тэргүүлэх төвүүдийн хөдөлгөөнд хүргэдэг. Тусгай сонирхолЭнэ тохиолдолд бидний хувьд илэрхийллийн гуравны нэгийг төлөөлдөг (2.1.20). Үүнийг орлуулж байна 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. Цахилгаан талбайн 0 орчимд бид энэ траекторийг мэддэг - 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 дурын 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) залруулгын дагуу өөрчлөгддөг бөгөөд түүний утга нь нэг төрлийн бус байдлын шинж чанарын харьцаанаас хамаарна. болон 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 байна, 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 дараах зүйл гарна.

Тиймээс бид авдаг аажмаар өөрчлөгдөж буй соронзон орон дахь соронзон моментийн инвариант 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 нягт ба 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 тооцвол 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:

(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.

Цэнэглэгдсэн бөөмсийн шилжилт,үндсэн хөдөлгөөнд ууссан янз бүрийн шалтгааны нөлөөн дор цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн харьцангуй удаан чиглэсэн хөдөлгөөн. Жишээлбэл, цахилгаан гүйдэл нь ионжсон хийгээр дамжин өнгөрөхөд электронууд нь санамсаргүй дулааны хөдөлгөөний хурдаас гадна цахилгаан талбайн дагуу чиглэсэн бага хурдыг олж авдаг. Энэ тохиолдолд бид одоогийн шилжилтийн хурдны тухай ярьж байна. Хоёрдахь жишээ бол D. z. түүний дотор огтлолцсон талбарт бөөмс нь харилцан перпендикуляр цахилгаан ба соронзон орны нөлөөгөөр үйлчилдэг. Ийм шилжилтийн хурд нь тоон хувьд тэнцүү байна cE/H, Хаана -тай- гэрлийн хурд, Э- цахилгаан орны хүч GHS нэгжийн систем , Н- соронзон орны хүч чадал Oerstedach . Энэ хурд нь перпендикуляр чиглэгддэг ЭТэгээд Нмөн хэсгүүдийн дулааны хурд дээр давхардсан байна.

Л.А.Арцимович.

Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг М.: "Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг", 1969-1978

Мөн TSB-ээс уншина уу:

Мөсөн гулсалт
Далайд мөсний шилжилт, салхи, урсгалаас үүссэн мөсний хөдөлгөөн. D. l-ийн олон тооны ажиглалтууд. Хойд мөсөн далайд түүний хурд нь салхины хурдаас хамаардаг болохыг харуулсан ба...

Тэг түвшний шилжилт
Аналог компьютерт тэг түвшний зөрөлт, оролтын дохио байхгүй үед шийдвэрлэх өсгөгчийн гаралт дээр тэг гэж авсан хүчдэлийн удаан өөрчлөлт. Д.Н. у. автобус...

Дрифт транзистор
Дрифт транзистор нь цэнэгийн тээвэрлэгчдийн хөдөлгөөн нь голчлон зөрөх талбараас үүсдэг транзистор юм. Энэ талбар нь суурь бүсэд хольц жигд бус тархсанаас үүсдэг...

Лекц No 3. ЦЭНЭГЛЭГДСЭН БӨӨМСИЙН ДРИФТ ХӨДӨЛГӨӨ Нэг жигд бус соронзон орон дахь хөдөлгөөн. Drift proximation - хэрэглэх нөхцөл, лекц No3.
ЦЭНЭГТЭЙ 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
шилжилтийг зөвхөн соронзон оронтой перпендикуляр чиглүүлж болно.
Э Х
Vdr c
H2
- шилжилт хөдөлгөөний хурд.
Дрифтийн хөдөлгөөнийг хэрэглэх нөхцөл E H
талбарт:
Э
В
Х
в
Талбай дахь цэнэгтэй бөөмсийн боломжит замналыг тодорхойлохын тулд авч үзье
Эргэлтийн хурдны бүрэлдэхүүн хэсгийн хөдөлгөөний тэгшитгэл:
. q
му
в
ӨХ

Хурдны хавтгайд (Vx, Vy) боломжтой
дөрвөн онцлог шинж чанарыг тодорхойлох
замнал.
Талбай 1. Тойрог дүрсэлсэн
координат дахь 0 u Vdr тэгш бус байдал
(x,y) нь гогцоогүй трохоидтой тохирч байна
(эпициклоид) 2 re-тэй тэнцэх "өндөр"-тэй
та хаана байна / л
Бүс 2. Тойрог тодорхойлсон
тэгшитгэл u Vdr, тохирч байна
циклоид. Векторыг эргүүлэх үед
үе бүрт хурдны вектор
гарал үүслээр дамжин өнгөрөх болно,
өөрөөр хэлбэл хурд нь тэг болно.
Талбай 3. Тойргийн гаднах талбай,
гогцоотой трохоидтой тохирч байна
(гипоциклоид).
В
Vy
0
V dr
у
Vx
1
2
3
Онцлог чиглэлийн чиглэлүүд
хурдны онгоцууд.
д
Э
би
Х
1
д
2
би
д
3
би
4-р хэсэг: Цэг
V0 Vdr
- шулуун.
4

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

Хэрэв зөрөх ойролцоо нөхцөл хангагдаагүй бол, өөрөөр хэлбэл, хэзээ эсвэл
E H үед цахилгаан талбайн үйлчлэл нь үйлдлээр нөхөгддөггүй
соронзон тул бөөмс тасралтгүй горимд ордог
Э Х
хурдатгал
Х
y
д
x
Х
д
Э
Э
x
Э
Х
Электрон хурдатгал
E H дахь талбайнууд
.
Талбар дахь электрон хурдатгал
Э Х
Хэрэв цахилгаан хүч биш бол дээр дурдсан бүх дүгнэлт зөв байна
бөөмс дээр үйлчлэх дурын хүчийг ашиглах ба F H
Дурын хүчний талбарт шилжих хурд:
c F H
Vdr
q H2

Нэг жигд бус соронзон орон дахь цэнэгтэй бөөмсийн шилжилт хөдөлгөөн.

Хэрэв соронзон орон орон зайд аажмаар өөрчлөгдвөл хөдөлдөг
Түүний дотор бөөмс Ларморын олон эргэлт хийж, эргэн тойрон эргэлдэнэ
аажмаар өөрчлөгддөг Лармор бүхий соронзон орны шугам
радиус.
Та бөөмийн өөрөө бус харин түүний хөдөлгөөнийг авч үзэж болно
тэргүүлэгч төв гэж нэрлэгддэг агшин зуурын эргэлтийн төв.
Бөөмийн хөдөлгөөнийг тэргүүлэх төвийн хөдөлгөөн гэж тайлбарлах, i.e.
Лармор дахь өөрчлөлт гарсан тохиолдолд дрифтийн ойролцоо тооцоолол
нэг эргэлтийн радиус нь хамаагүй бага байх болно
Ларморын радиус.
Хэрэв шинж чанар нь энэ нөхцөл хангагдсан байх нь ойлгомжтой
талбайн өөрчлөлтийн орон зайн цар хүрээ чухал байх болно
Ларморын радиусаас хэтэрсэн:
хар
талбайнууд
нөхцөлтэй тэнцэх нь: rл
Х
Х
rl
1.
Мэдээжийн хэрэг, энэ нөхцөл хангагдсан байх тусам илүү сайн байх тусам үнэ цэнэ нь их байх болно
соронзон орны хүч чадал, учир нь Ларморын радиус буурдаг
соронзон орны хэмжээтэй урвуу пропорциональ.

Хөдөлгөөний асуудлыг авч үзье
цэнэглэгдсэн бөөмс
үсрэлт бүхий соронзон орон,
онгоцны баруун ба зүүн талд
хэний соронзон орон
нэгэн төрлийн, ижил
хөдөлж байх үед чиглүүлсэн
түүний бөөмс нь Лармориан юм
тойрог огтлолцдог
үсрэх онгоц. Замын чиглэл
Лармороос бүрддэг
хувьсагчтай тойрог
Ларморын радиус, д
үр дүнд нь юу болох вэ
Хавтгайн дагуу бөөмийн "зөрөх"
үсрэх. Дрифтийн хурд байж болно
яаж гэдгийг тодорхойлох
l 2V H 2 H1 V H
Vdr
т
H 2 H1 H
H1 H 2
V dr e
д
Х
Vdr i
би

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

Зүүн талд байх үед ч мөн адил шилжилт хөдөлгөөн үүсдэг
болон зарим хавтгай соронзон баруун талд
талбайн хэмжээ өөрчлөгддөггүй, гэхдээ өөрчлөгддөг
чиглэл хилийн зүүн ба баруун
тоосонцор Ларморын дагуу эргэлддэг
ижил радиустай тойрог, гэхдээ хамт
эргэлтийн эсрэг чиглэл.
Ларморын үед дрифт үүсдэг
тойрог нь тусгаарлах хавтгайтай огтлолцдог.
Давхаргын хавтгайн огтлолцлыг хий
бөөмс хэвийн дагуу үүсдэг, дараа нь
Ларморын тойрог дагана
Босоо диаметрийн дагуу "тайрах"
дараа нь баруун тал нь тусгагдсан байх ёстой
толь дээш нь электрон, доош нь
зурагт үзүүлсэн шиг ион. At
Энэ нь Ларморын үеийн нүүлгэн шилжүүлэлт
давхаргын дагуу хоёр байх нь ойлгомжтой
Ларморын диаметр, тиймээс хурд
Энэ тохиолдолд дрейф:
4
Vdr
H1
H2
Vdr e
H1 H 2
д
Vdr i
би
В

л 2 В
Т
2
2
л
Өөрчлөлтийн үед градиентийн шилжилт
соронзон орны чиглэл

Тогтмол гүйдлийн соронзон орон дахь дрифт.

Цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн шилжилт хөдөлгөөн
нэг төрлийн бус шууд соронзон орон
гүйдэл дамжуулагч нь үндсэндээ холбогдсон байна
Учир нь соронзон орон эсрэгээрээ
гүйдлийн зайтай пропорциональ,
тиймээс градиент байх болно
дотор нь хөдөлж буй цэнэглэгдсэн цэнэгийн шилжилт
тоосонцор. Үүнээс гадна, зөрөх нь холбоотой байдаг
соронзон орны шугамын муруйлт.
Энэ хүчний хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийг авч үзье.
шилжилтийг үүсгэж, үүний дагуу
бид хоёр шилжилтийн бүрэлдэхүүн хэсгийг олж авдаг.
Цахилгаан шугамын эргэн тойронд эргэлдэж байна
цэнэглэгдсэн бөөмийг авч үзэж болно
соронзон диполь эквивалент байдлаар
дугуй гүйдэл. Хурдны илэрхийлэл
градиентийн шилжилтийг авч болно
хүч чадлын алдартай илэрхийлэл,
соронзон диполь дээр ажилладаг
нэг төрлийн бус талбар:
Х
Ф Х
Х
В
Х
Зурагт үзүүлснээр соронзон орны хувьд
дараах харьцаа хүчинтэй байна:
Х
Hn
Rcr
r
b r n
би
n
Rcr
Х
Р
Vdr i
Vdr e
д
Соронзон дахь диамагнитийн шилжилт
шууд гүйдлийн талбар.
c мВ 2 H H
Vdr
2
q 2H
Х
2
V H H
V 2
б
2
2 л
2 л Rcr
Х

Төвөөс зугтах (инерцийн) шилжилт.

Бөөм хөдлөхөд,
цахилгаан дээр ороомог
радиустай шугам
муруйлтын R, түүн дээр
төвөөс зугтах төхөөрөмж ажилладаг
mv||2
инерцийн хүч
Ftsb
n
Р
шилжилт үүсдэг
хурдтай тэнцүү байна
хэмжээ
v tsb
2
2
2
mv
v
v
в
|| 1
|| | B|
e RB
Р Б
болон чиглэсэн
хоёр хэвийн байдал
v tsb
v||2 [B B]
B2

Туйлшралын шилжилт.

Шулуун гүйдлийн дамжуулагчийн жигд бус соронзон орон дахь дрифт
градиент ба нийлбэр юм
V2
төвөөс зугтах шилжилт (тороид шилжилт):
Ларморын давтамжаас хойш
цэнэг агуулсан, дараа нь электрон ба
нэг төрлийн бус соронзон дахь ионууд
талбай дотогшоо урсаж байна
эсрэг чиглэлүүд,
урсгалын чиглэлд ионууд
одоогийн электронууд - гүйдлийн эсрэг,
диамагнит гүйдэл үүсгэх.
Түүнээс гадна, хуваах үед
плазм дахь цэнэгүүд үүсдэг
цахилгаан орон, аль
соронзонд перпендикуляр
талбар. Загалмайлсан талбайд
электрон ба ионууд аль хэдийн шилжиж байна
нэг чиглэлд
плазмыг хийж байна
хана бүхэлдээ.
Х
V||2
Vdr 2
б
l Rcr
Vdr
Э

10. Торойдын шилжилт ба эргэлтийн хувиргалт

Зураг нь суурь юм
дотор нь байвал өөрчлөгдөнө
соленоидын хөндлөн огтлол, газар
гүйдэл дамжуулах дамжуулагч, эсвэл
гүйдлийг шууд дамжуулна
плазмаар. Энэ гүйдэл бий болно
өөрийн соронзон орон B,
талбайд перпендикуляр
solenoid Bz, тэгэхээр нийт
соронзон орны шугам
мушгиа зам дагуу явах болно,
соленоидын тэнхлэгийг хамарсан.
Мушгиа шугам үүсэх
соронзон орон хүлээн авсан
эргэлтийн нэр (эсвэл
эргэлтийн) хувиргалт.
Эдгээр мөрүүд хаагдах болно
өөртөө, хэрэв коэффициент
тогтвортой байдлын маржин,
төлөөлж байна
шурагны давирхайн харьцаа
Торусын тэнхлэгийн урттай хүчний шугам:
Бз а
q

Танд нийтлэл таалагдсан уу? Найзуудтайгаа хуваалцаарай!