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 тэг ойролцоолсон үед бөөмс нь соронзон орны шугамын эргэн тойронд спираль хэлбэрээр эргэлддэг гэж үзэж болно.

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 нь В-д перпендикуляр чиглэлийн өөрчлөлт юм. В-д перпендикуляр нэгж векторын чиглэлд талбайн магнитудын градиент байх ба ингэснээр . Дараа нь эхний ойролцоолсон байдлаар 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 хөдөлгөөнгүй дугуй хөдөлгөөн дэх эргэлтийн төвийн координат (энд (12.104) -д бид дамжуулан илэрхийлбэл, бид үүнийг 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 хурдилэрхийллээр өгөгдөнө

(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, мөн тэнхлэгтэй параллель жигд соронзон орныг харуулж байна Бөөм эргэн тойрон эргэлддэг цахилгаан шугам a радиустай тойргийн дагуу хурдтай, нэгэн зэрэг хөдөлдөг тогтмол хурдцахилгаан шугамын дагуу. Бид энэ хөдөлгөөнийг 1-р зурагт үзүүлсэн муруй талбайн шугамтай талбар дахь бөөмийн хөдөлгөөний тэг ойролцоо гэж үзэх болно. 12.7b, энд R хүчний шугамын муруйлтын орон нутгийн радиус 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

Ойролцоогоор 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 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 илүү гоёмсог гарал үүслийг олж авах боломжтой. 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 дарааллаар, үр дүнд нь дундаж дрейф гарч ирдэг тэгтэй тэнцүү. 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.

Цэнэглэгдсэн бөөмсийн плазм дахь шилжилт хөдөлгөөн, нөлөөн дор цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн харьцангуй удаан чиглэлтэй хөдөлгөөн янз бүрийн шалтгаанууд, тэдгээрийн үндсэн хөдөлгөөнд (тогтмол эсвэл тогтворгүй) давхардсан. Цэнэглэсэн бөөмсийн шилжилт нь цахилгаан талбайн хүчний нөлөөн дор явагддаг бөгөөд ихэвчлэн бөөмсийн дулааны (санамсаргүй) хөдөлгөөнд давхардсан байдаг. Дундаж хурдДулааны хөдөлгөөний υ sr нь шилжилтийн хурдаас хамаагүй их байна υ d υ d / υ sr нь чиглэлийн зэргийг тодорхойлдог хөдөлгөөний хураамжцэнэглэгдсэн бөөмс бөгөөд цэнэгтэй бөөмсийн төрөл, шилжилт хөдөлгөөнийг үүсгэгч хүчний хэмжээ зэргээс хамаарна.

Соронзон орон дахь плазм нь огтлолцсон соронзон болон бусад зарим (цахилгаан, таталцлын) талбарт цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн шилжилтээр тодорхойлогддог. Бусад хүч байхгүй үед жигд соронзон орон дотор байрлах цэнэглэгдсэн бөөмс нь r H = υ/ω Н = см υ/qH радиустай Ларморын тойрог гэж нэрлэгддэг тойрог гэж нэрлэгддэг бөгөөд энд Н нь соронзон орны хүч, q нь -ийн цэнэг юм. бөөмс, m ба υ нь масс ба бөөмийн хурд, ω H - Лармор (циклотрон) давтамж, c - гэрлийн хурд. Хэрэв байгаа бол гадаад хүч F (цахилгаан, таталцлын, градиент) хурдан Ларморын эргэлт дээр давхардсан нь соронзон орны перпендикуляр чиглэлд тойрог замд жигд шилжилт хөдөлгөөн юм. ажиллах хүч. Дрифтийн хурд υ d = c/qH 2.

Учир нь Илэрхийллийн хуваагч нь бөөмийн q цэнэгийг агуулж байгаа бол F хүч нь ион ба электронуудад адилхан үйлчилдэг бол тэдгээр нь энэ хүчний нөлөөн дор эсрэг чиглэлд шилжин шилжинэ - j d = nqυ d = nc нягттай зөрөх гүйдэл. H 2 үүсэх ба энд n нь бөөмсийн концентраци юм.

Хүчний төрлөөс хамааран цэнэглэгдсэн бөөмсийн шилжилтийн хэд хэдэн төрлийг ялгадаг: цахилгаан, таталцлын, градиент. Цахилгаан шилжилт гэдэг нь соронзон оронтой перпендикуляр (цахилгаан ба соронзон орны огтлолцсон) жигд тогтмол цахилгаан талбайд цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн шилжилт хөдөлгөөн юм. Цахилгаан шилжилтийн хувьд F = qE, иймээс υ d E = c/H 2, өөрөөр хэлбэл цахилгаан шилжилтийн хурд нь цэнэгийн тэмдэг, хэмжээ, бөөмийн массаас хамаарахгүй бөгөөд энэ нь ижил байна. ион ба электронууд. Тиймээс соронзон орон дахь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн цахилгаан шилжилт нь бүхэл плазмын хөдөлгөөнд хүргэдэг бөгөөд шилжилт хөдөлгөөнийг өдөөдөггүй. Гэсэн хэдий ч соронзон орон байхгүй үед цэнэгээс үл хамааран бүх бөөмс дээр ижил төстэй үйлчилдэг таталцал ба төвөөс зугтах хүч нь соронзон орон дахь электрон, ионуудыг шилжинэ. өөр өөр талууд, зөрөх урсгал үүсэхэд хүргэдэг.

хөндлөн таталцлын болон соронзон оронүүсдэг таталцлын шилжилтυ d g = /gH 2 хурдтай энд g нь таталцлын хурдатгал юм. υ dg нь цэнэгийн масс ба тэмдгээс хамаардаг тул шилжилтийн гүйдэл ба тогтворгүй байдал үүсдэг.

Нэг жигд бус соронзон орон дээр хоёр төрлийн цэнэгтэй бөөмсийн шилжилт хөдөлгөөн үүсч болно. Соронзон орны хөндлөн нэг төрлийн бус байдал нь υ dgr = r H υ ⊥ хурдтай градиентийн шилжилт гэж нэрлэгддэг зүйлд хүргэдэг. ∇ H/2H, энд υ ⊥ нь соронзон орон дээрх бөөмийн хурд юм. Бөөм υ | хурдтай хөдөлж байх үед муруйлтын R радиустай муруй соронзон орны шугамын дагуу төвөөс зугтах инерцийн хүчний нөлөөгөөр зөрөх mυ | υ dc = υ хурдтай 2 /R (төвөөс зугтах шилжилт гэж нэрлэгддэг) | 2 /Rω Н.

Цэнэглэсэн бөөмсийн градиент ба төвөөс зугтах шилжилтийн хурд нь ион ба электронуудын эсрэг чиглэлтэй байдаг, өөрөөр хэлбэл зөрөх гүйдэл үүсдэг.

Нэг жигд бус соронзон орон дахь шилжилт нь плазмыг тороид соронзон урхинд оруулахад хүндрэл учруулдаг, учир нь энэ нь цэнэгийг салгахад хүргэдэг бөгөөд үүссэн цахилгаан орон нь бүх плазмыг торусны гадна талын хана руу хөдөлгөдөг. toroidal drift гэж нэрлэдэг).

Лит.: Брагинский С.И. Плазм дахь дамжуулах үзэгдлүүд // Плазмын онолын асуултууд. М., 1963. Дугаар. 1; Франк-Каменецкий Д.А. Плазма бол материйн дөрөв дэх төлөв юм. 4-р хэвлэл. М., 1975; Павлов Г.А. Хүчтэй плазмын процессыг шилжүүлэх Кулоны харилцан үйлчлэл. М., 1995.

ЦЭНЭГЛЭГДСЭН БӨӨМСИЙН ДРИФТ

ЦЭНЭГЛЭГДСЭН 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 давхарлаж болно. соронзон жигд бус байдлын улмаас үүссэн градиентийн шилжилт. талбар ба H ба DH-д перпендикуляр чиглэнэ (DH нь талбайн градиент).

Д.з. h., орчинд жигд бус тархсан, тэдгээрийн дулааны хөдөлгөөний улмаас концентраци хамгийн их буурах чиглэлд (ТАРИХ-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 A. M. Прохоров. 1983 .

ЦЭНЭГЛЭГДСЭН 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. цаг мөн хэзээ тохиолдож болно жигд бус хуваарилалтцэнэглэгдсэн хэсгүүдийн концентраци ( 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 орныг гаталсан). 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. Янз бүрийн 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 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 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" гэж үзвэл соронзон момент

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

гарал үүслийн улмаас зөрөх нь үүсдэг төвөөс зугтах хүчинерци 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 үзэгдлүүд, 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.

Удаан (дулааны хөдөлгөөнтэй харьцуулахад) цэнэгтэй бөөмсийн (электрон, ион гэх мэт) дор байрлах орчинд чиглэсэн хөдөлгөөн гадны нөлөө, жишээ нь цахилгаан орон. * * * ЦЭНЭГЛЭГЧ БӨӨМИЙН ЗӨВЛӨЛТ 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. Тиймээс, жишээлбэл, өнгөрөх үед цахилгаан гүйдэлэлектронуудыг ионжуулсан хийгээр дамжуулж, хурдаас гадна...... Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг

Гадны нөхцөлд цэнэгтэй хэсгүүдийн (электрон, ион гэх мэт) 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. Плазмын хэсгүүдийн хөдөлгөөнийг доор авч үзсэн боловч зарим заалтууд нь плазмын хувьд ерөнхий байдаг хатуу бодис(металл, хагас дамжуулагч). 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 ... ... Толь бичиг гадаад үгсорос хэл

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 чадвартай талбарууд урт хугацаацэнэгээ барих тоосонцор эсвэл плазмын хязгаарлагдмал хэмжээгээр. Байгалийн М.л. Жишээ нь, соронзон. Плазмыг барьж авах дэлхийн талбай нарны салхимөн цацрагийн хэлбэрээр барьж байна. 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. Ерөнхий хэрэгямар ч хүч ба соронзон орны огтлолцсон талбарууд.
III. Дрифт хөдөлгөөнцэнэглэгдсэн хэсгүүд
§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 хэзээ гэдэг нь тодорхой байна
зөрөх хурд нь гэрлийн хурдаас их болж, энэ нь утгаа алддаг гэсэн үг юм. 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:
.

Тодорхойлохын тулд боломжит замналцэнэглэгдсэн тоосонцор
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 таарч байна сөрөг утгуудхурдны бүрэлдэхүүн хэсгүүд бөөмс эсрэг чиглэлд шилжих үед.

ТУХАЙ талбай 4: Цэг
(
) шулуун шугамтай тохирч байна. Хэрэв та бөөмийг анхны хурд
, тэгвэл цаг хугацааны агшин бүрт цахилгаан ба соронзон хүчний хүч тэнцвэртэй 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 оронд нь дээр дурдсан бүх дүгнэлт зөв байна цахилгаан хүч
дур зоргоороо хүч хэрэглэх , бөөмс дээр үйлчилдэг ба
. Дурын хүчний талбарт шилжих хурд:

(3.2)

цэнэгээс хамаарна. Жишээ нь, төлөө таталцлын хүч
:
- 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 өөрийнх нь биш, харин тэргүүлэгч төв гэж нэрлэгддэг түүний 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:
. Мэдээжийн хэрэг, энэ нөхцөл хангагдах тусам илүү сайн байх болно илүү том үнэ цэнэсоронзон орны хүч чадал, учир нь Ларморын радиус нь соронзон орны хүч чадалтай урвуу хамааралтай буурдаг. 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 чиглүүлсэн боловч хавтгайнаасаа баруун ба зүүн тийш үсрэлт бүхий соронзон орон дахь цэнэглэгдсэн бөөмийн хөдөлгөөний асуудлыг авч үзье. өөр өөр хэмжээтэй(3.5-р зургийг үз), байг 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. Тэгээд цагтаа нийлбэртэй тэнцүү байнаЛарморын хагас мөчлөг

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 баруун, зүүн талд байрлах соронзон орны хэмжээ өөрчлөгдөхгүй, харин чиглэл өөрчлөгдөх үед зөрөх нь бас тохиолддог (3.6-р зургийг үз). Хилийн зүүн ба баруун талд бөөмс ижил радиустай Ларморын тойрогт эргэлддэг боловч эсрэг чиглэлэргэлт. 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

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

§3.3. Тогтмол гүйдлийн соронзон орон дахь дрифт.
Нэг төрлийн бус соронзон орон дахь цэнэгтэй бөөмсийн шилжилт хөдөлгөөн шулуун дамжуулагчгүйдэл нь үндсэндээ соронзон орон нь гүйдлийн зайтай урвуу хамааралтай байдаг тул түүний дотор хөдөлж буй цэнэглэгдсэн бөөмийн градиент зөрөх болно. Үүнээс гадна зөрөх нь соронзон орны шугамын муруйлттай холбоотой байдаг. Зөрөхөд хүргэдэг энэ хүчний хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийг авч үзье, үүний дагуу бид шилжилтийн хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийг олж авна.
заалт 3.3.1. Диа соронзон (градиент) шилжилт.
Градиент шилжилтийн механизм нь бөөмс нь өөр өөр эргэлтийн радиустай байдаг өөр өөр цэгүүдзамнал: тэр илүү хүчтэй талбарт зарцуулдаг цаг хугацааны нэг хэсэг, илүү хэсэг нь сул талбар. Эргэлтийн радиусыг өөрчлөх нь шилжилт хөдөлгөөнийг үүсгэдэг (Зураг 3.7). Талбайн шугамын эргэн тойронд эргэлддэг цэнэгтэй бөөмийг гэж үзэж болно соронзон дипольтэнцүү дугуй гүйдэл. Градиент шилжилтийн хурдны илэрхийлэлийг эндээс авч болно алдартай илэрхийлэлжигд бус талбар дахь соронзон дипольд үйлчлэх хүчний хувьд:
- соронзон диполийг түлхэж гаргадаг диамагнит хүч хүчтэй талбар, Хаана
,
, Хаана бүрэлдэхүүн хэсэг нь соронзон орон руу хөндлөн кинетик энергитоосонцор. Соронзон орны хувьд дараах хамаарал хүчинтэй байна.
, Хаана Р кр- хүчний шугамын муруйлтын радиус, - нэгж векторхэвийн.

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

>> Боть 6 >> Бүлэг 29. Цахилгаан ба соронзон орны цэнэгийн хөдөлгөөн

Загалмайлсан цахилгаан ба соронзон орон дахь хөдөлгөөн

Одоог хүртэл бид зөвхөн цахилгаан эсвэл зөвхөн соронзон орон дотор байдаг бөөмсийн тухай ярилаа. Гэхдээ байдаг сонирхолтой эффектүүд, хоёр талбарын нэгэн зэрэг үйлдлээс үүдэлтэй. Нэг төрлийн соронзон орон B ба түүн рүү чиглэсэн цахилгаан орон E-тэй байя. Дараа нь В талбарт перпендикуляр нисч буй бөөмсүүд зурагт үзүүлсэнтэй төстэй муруй дагуу хөдөлнө. 29.18. (Энэ хавтгаймуруй, ба Үгүй ээспираль.) Чанарын хувьд энэ хөдөлгөөнийг ойлгоход хэцүү биш юм. Хэрэв бөөмс (бидний эерэг гэж үздэг) E талбайн чиглэлд хөдөлж байвал хурд нь нэмэгдэж, соронзон орон нь түүнийг бага нугална. Мөн бөөмс Е талбайн эсрэг хөдлөхөд хурдаа алдаж, соронзон орны нөлөөгөөр аажмаар улам бүр нугалж байна. Үр дүн нь чиглэлд (ExB) "зөрөх" юм.

Ийм хөдөлгөөн нь үндсэндээ суперпозиция гэдгийг бид харуулж чадна жигд хөдөлгөөнхурдтай v d= Э/ Б ба дугуй хэлбэртэй, өөрөөр хэлбэл Зураг дээр. 29.18 нь энгийн циклоидыг харуулж байна. Ажиглагч баруун тийш тогтмол хурдтайгаар хөдөлж байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Түүний лавлагааны хүрээнд манай соронзон орон шинэ соронзон орон болж хувирдаг нэмэхцахилгаан орон доош чиглэсэн. Хэрэв түүний хурдыг нийт цахилгаан орон тэгтэй тэнцүү байхаар сонгосон бол ажиглагч электрон тойрог хэлбэрээр хөдөлж байгааг харах болно. Тэгэхээр тэр хөдөлгөөн Бидбайх болно гэдгийг бид харж байна дугуй хөдөлгөөнөөрдээр нь шилжилтийн хурдтай дамжуулалт v d= Э/ Б. Загалмайлсан цахилгаан ба соронзон орон дахь электронуудын хөдөлгөөн нь магнетрон, өөрөөр хэлбэл бичил долгионы цацраг үүсгэхэд ашигладаг осцилляторуудын үндэс суурь болдог.

Өөр олон зүйл бий сонирхолтой жишээнүүдцахилгаан болон соронзон орон дахь бөөмсийн хөдөлгөөн, тухайлбал электронууд эсвэл протоны тойрог замд баригдсан цацрагийн бүсВ дээд давхаргуудстратосфер, гэхдээ харамсалтай нь бидэнд одоо эдгээр асуудлыг шийдвэрлэх хангалттай цаг байхгүй.