Në problemet astrofizike dhe termonukleare interes të konsiderueshëm paraqet sjelljen e grimcave në një fushë magnetike që ndryshon në hapësirë. Shpesh ky ndryshim është mjaft i dobët, dhe një përafrim i mirë është zgjidhja e ekuacioneve të lëvizjes me metodën e perturbimit, e marrë për herë të parë nga Alfvén. Termi "mjaftueshëm i dobët" do të thotë se distanca mbi të cilën B ndryshon ndjeshëm në madhësi ose drejtim është e madhe në krahasim me rrezen a të rrotullimit të grimcës. Në këtë rast, në përafrimin zero, mund të supozojmë se grimcat lëvizin në një spirale rreth vijave të fushës magnetike me një frekuencë rrotullimi të përcaktuar nga

madhësia lokale e fushës magnetike. Në përafrimin tjetër, shfaqen ndryshime të ngadalta në orbitë, të cilat mund të përfaqësohen si një zhvendosje e qendrës së tyre drejtuese (qendra e rrotullimit).

Lloji i parë i ndryshimit hapësinor në fushën që do të shqyrtojmë është një ndryshim në drejtimin pingul me B. Le të ketë një gradient të madhësisë së fushës në drejtim të vektorit njësi pingul me B, në mënyrë që . Pastaj, në një përafrim të parë, frekuenca e rrotullimit mund të shkruhet në formë

këtu është koordinata në drejtim dhe zgjerimi kryhet në afërsi të origjinës së koordinatave, për të cilat meqenëse B nuk ndryshon në drejtim, lëvizja përgjatë B mbetet e njëtrajtshme. Prandaj ne do të shqyrtojmë vetëm ndryshimin lëvizje anësore. Pasi e kemi shkruar në formën , ku është shpejtësia tërthore në një fushë uniforme, a është një korrigjim i vogël, ne e zëvendësojmë (12.102) në ekuacionin e lëvizjes

(12.103)

Pastaj, duke mbajtur vetëm termat e rendit të parë, marrim ekuacionin e përafërt

Nga relacionet (12.95) dhe (12.96) rezulton se në një fushë uniforme shpejtësia dhe koordinata tërthore lidhen nga relacionet

(12.105)

ku X është koordinata e qendrës së rrotullimit në lëvizje rrethore të patrazuar (këtu Nëse në (12.104) shprehemi përmes atëherë marrim

Kjo shprehje tregon se, përveç termit oscilues, ka një vlerë mesatare jozero të barabartë me

Për të përcaktuar madhësi mesatare mjafton të merret parasysh se përbërësit kartezian ndryshojnë në mënyrë sinusoidale me amplitudë a dhe një zhvendosje fazore prej 90°. Prandaj, vlera mesatare ndikohet vetëm nga komponenti paralel, pra

(12.108)

Kështu, "gradient" shpejtësia e lëvizjes jepet nga shprehja

(12.109)

ose në formë vektoriale

Shprehja (12.110) tregon se për gradientë mjaftueshëm të vegjël të fushës, kur shpejtësia e zhvendosjes është e vogël në krahasim me shpejtësia orbitale.

Fig. 12.6. Zhvendosja e grimcave të ngarkuara për shkak të gradientit tërthor të fushës magnetike.

Në këtë rast, grimca rrotullohet shpejt rreth qendrës drejtuese, e cila ngadalë lëviz në drejtimin pingul me B dhe shkallën B. Drejtimi i lëvizjes grimcë pozitive përcaktohet me shprehjen (12.110). Për një grimcë të ngarkuar negativisht, shpejtësia e lëvizjes ka shenjë e kundërt; Ky ndryshim i shenjës shoqërohet me përkufizimin e zhvendosjes së gradientit mund të shpjegohet në mënyrë cilësore duke marrë parasysh ndryshimin në rrezen e lakimit të trajektores kur grimca lëviz në rajone ku forca e fushës është më e madhe dhe më e vogël se mesatarja. Në fig. Figura 12.6 tregon në mënyrë cilësore sjelljen e grimcave me shenja të ndryshme ngarkese.

Një lloj tjetër ndryshimi i fushës që çon në zhvendosjen e qendrës drejtuese të një grimce është lakimi i vijave të fushës. Konsideroni atë që tregohet në Fig. 12.7 fushë dydimensionale e pavarur nga . Në fig. 12.7, dhe tregon një fushë magnetike uniforme paralele me boshtin. Grimca rrotullohet rreth linja elektrike përgjatë një rrethi me rreze a me shpejtësi dhe njëkohësisht lëviz me shpejtësi konstante përgjatë linjës së energjisë. Ne do ta konsiderojmë këtë lëvizje si një përafrim zero për lëvizjen e një grimce në fushë me vija të lakuara të fushës të paraqitura në Fig. 12.7b, ku rrezja lokale e lakimit të vijave të forcës R është e madhe në krahasim me a.

Fig. 12.7. Zhvendosja e grimcave të ngarkuara për shkak të lakimit të vijave të fushës. a - në një fushë magnetike uniforme konstante, grimca lëviz në një spirale përgjatë vijave të forcës; b - lakimi i vijave të fushës magnetike shkakton zhvendosje, pingul me rrafshin

Korrigjimi i parë i përafrimit mund të gjendet si më poshtë. Meqenëse grimca tenton të lëvizë në një spirale rreth vijës së fushës, dhe vija e fushës është e lakuar, atëherë për lëvizjen e qendrës drejtuese kjo është e barabartë me pamjen nxitimi centrifugal Mund të supozojmë se ky nxitim ndodh nën ndikimin e një fushe elektrike efektive

(12.111)

sikur t'i shtohej një fushe magnetike. Por, sipas (12.98), kombinimi i një fushe të tillë elektrike efektive dhe fushës magnetike çon në lëvizje centrifugale me një shpejtësi

(121,2)

Duke përdorur shënimin, ne shkruajmë shprehjen për shpejtësinë e lëvizjes centrifugale në formë

Përcaktohet drejtimi i lëvizjes produkt vektorial, në të cilin R është vektori i rrezes i drejtuar nga qendra e lakimit në vendndodhjen e grimcave. Shenja në (12.113) korrespondon me ngarkesë pozitive grimcave dhe nuk varet nga shenja e grimcë negative vlera bëhet negative dhe drejtimi i zhvendosjes është i kundërt.

Një derivim më i saktë, por më pak elegant i relacionit (12.113) mund të merret duke zgjidhur drejtpërdrejt ekuacionet e lëvizjes. Nëse hyni koordinatat cilindrike me origjinën e koordinatave në qendër të lakimit (shih Fig. 12.7, b), atëherë fusha magnetike do të ketë vetëm një komponent - Është e lehtë të tregohet se ekuacioni vektorial lëvizja reduktohet në tre ekuacionet skalare të mëposhtme:

(12-114)

Nëse në përafrimin zero trajektorja është një spirale me një rreze të vogël në krahasim me rrezen e lakimit, atëherë në rendin më të ulët, nga ekuacioni i parë (12.114) fitojmë shprehjen e përafërt të mëposhtme: Grimcat e plazmës Gaussian me temperaturë kanë. një shpejtësi lëvizëse prej cm/sek. Kjo do të thotë që në një pjesë të vogël të sekondës ata do të arrijnë në muret e dhomës për shkak të lëvizjes. Për plazmën më të nxehtë, shpejtësia e zhvendosjes është përkatësisht edhe më e madhe. Një mënyrë për të kompensuar zhvendosjen në gjeometrinë toroidale është të përkulni torusin në një formë të figurës tetë. Meqenëse grimca zakonisht bën shumë rrotullime brenda të tilla sistem i mbyllur, pastaj kalon nëpër rajone ku kanë edhe lakimi edhe gradienti shenja të ndryshme, dhe shkon në mënyrë alternative drejtime të ndryshme. Prandaj, të paktën për të renditur së pari, zhvendosja mesatare që rezulton rezulton të jetë e barabartë me zero. Kjo metodë e eliminimit të zhvendosjes së shkaktuar nga ndryshimet hapësinore në fushën magnetike përdoret në instalimet termonukleare lloji yjor. Mbyllja e plazmës në instalime të tilla, ndryshe nga instalimet që përdorin efektin e pinch (shih Kapitullin 10, § 5-7), kryhet duke përdorur një fushë magnetike të fortë gjatësore të jashtme.

Lëvizja e grimcave të ngarkuara në plazmë, lëvizja relativisht e ngadaltë e drejtimit e grimcave të ngarkuara nën ndikimin e arsye të ndryshme, mbivendosur në lëvizjen e tyre kryesore (të rregullt ose të çrregullt). Zhvendosja e grimcave të ngarkuara ndodh nën ndikimin e forcave të fushës elektrike dhe zakonisht mbivendoset në lëvizjen termike (të rastësishme) të grimcave. Shpejtësia mesatareυ sr e lëvizjes termike është shumë më e madhe se shpejtësia e lëvizjes υ d. Raporti υ d / υ sr karakterizon shkallën e drejtimit ngarkesa e lëvizjes grimcat e ngarkuara dhe varet nga lloji i grimcave të ngarkuara dhe nga madhësia e forcave që shkaktojnë zhvendosje.

Plazma në një fushë magnetike karakterizohet nga zhvendosja e grimcave të ngarkuara në fusha të kryqëzuara magnetike dhe në disa fusha të tjera (elektrike, gravitacionale). Një grimcë e ngarkuar e vendosur në një fushë magnetike uniforme në mungesë të forcave të tjera përshkruan një të ashtuquajtur rreth Larmor me rreze r H = υ/ω Н = cm υ/qH, këtu Н është forca e fushës magnetike, q është ngarkesa e grimca, m dhe υ janë masa dhe shpejtësia e grimcave, ω H - frekuenca Larmor (ciklotron), c - shpejtësia e dritës. Nëse ka ndonjë forcat e jashtme F (elektrike, gravitacionale, gradient) e mbivendosur në rrotullimin e shpejtë të Larmorit është një zhvendosje e qetë e orbitës në drejtim pingul me fushën magnetike dhe fuqi vepruese. Shpejtësia e lëvizjes υ d = c/qH 2.

Sepse emëruesi i shprehjes përmban ngarkesën q të grimcës, atëherë nëse forca F vepron në mënyrë të barabartë mbi jonet dhe elektronet, ato do të lëvizin nën ndikimin e kësaj force në drejtime të kundërta - një rrymë lëvizëse me densitet j d = nqυ d = nc/ Ngrihet H2, ku n është përqendrimi i grimcave.

Në varësi të llojit të forcave, dallohen disa lloje të zhvendosjes së grimcave të ngarkuara: elektrike, gravitacionale, gradient. Zhvendosja elektrike është zhvendosja e grimcave të ngarkuara në një fushë elektrike uniforme konstante E pingul me fushën magnetike (fusha elektrike dhe magnetike të kryqëzuara). Në rastin e lëvizjes elektrike, F = qE, pra υ d E = c/H 2 d.m.th. shpejtësia e lëvizjes elektrike nuk varet nga shenja dhe madhësia e ngarkesës, as nga masa e grimcës dhe është e njëjtë për jonet dhe elektronet. Kështu, lëvizja elektrike e grimcave të ngarkuara në një fushë magnetike çon në lëvizjen e të gjithë plazmës dhe nuk ngacmon rrymat lëvizëse. Megjithatë, graviteti dhe forca centrifugale, të cilat në mungesë të një fushe magnetike veprojnë në mënyrë të barabartë mbi të gjitha grimcat, pavarësisht nga ngarkesa e tyre, në një fushë magnetike bëjnë që elektronet dhe jonet të lëvizin në anët e ndryshme, duke çuar në shfaqjen e rrymave drift.

Në gravitacion të kryqëzuar dhe fusha magnetike lind zhvendosja gravitacionale me një shpejtësi υ d g = /gH 2 ku g është nxitimi i gravitetit. Meqenëse υ dg varet nga masa dhe shenja e ngarkesës, lindin rryma lëvizëse dhe paqëndrueshmëri.

Në një fushë magnetike jo uniforme, mund të ndodhin dy lloje lëvizjesh të grimcave të ngarkuara. Inhomogjeniteti tërthor i fushës magnetike çon në të ashtuquajturën zhvendosje të gradientit me një shpejtësi υ dgr = r H υ ⊥ ∇ H/2H, ku υ ⊥ është shpejtësia e grimcave përgjatë fushës magnetike. Kur një grimcë lëviz me shpejtësi υ | përgjatë një linje të lakuar të fushës magnetike me një rreze të lakimit R, ndodh një zhvendosje nën ndikimin e forcës centrifugale të inercisë mυ | 2 /R (i ashtuquajturi zhvendosje centrifugale) me shpejtësi υ dc = υ | 2 /Rω N.

Shpejtësitë e gradientit dhe lëvizjes centrifugale të grimcave të ngarkuara kanë drejtime të kundërta për jonet dhe elektronet, d.m.th., lindin rryma lëvizëse.

Zhvendosja në një fushë magnetike jo uniforme e bën të vështirë mbajtjen e plazmës në një kurth magnetik toroidal, pasi çon në ndarjen e ngarkesës dhe fusha elektrike që rezulton detyron të gjithë plazmën të lëvizë drejt murit të jashtëm të torusit. i quajtur drift toroidal).

Lit.: Braginsky S.I. Fenomenet e transferimit në plazmë // Pyetje të teorisë së plazmës. M., 1963. Çështje. 1; Frank-Kamenetsky D. A. Plazma është gjendja e katërt e materies. Ed. 4. M., 1975; Pavlov G. A. Proceset e transferimit në plazmë me të fortë Ndërveprimi i Kulombit. M., 1995.

Lëvizja e grimcave të ngarkuara

SHQYRTIMI I GRIÇIMEVE TË NGARKUARA

Në plazmë, ngarkesa e drejtimit relativisht e ngadaltë. ch-ts (el-nov dhe jonet) nën ndikimin e zbërthimit. arsyet e mbivendosura në kryesore (i rregullt ose i çrregullt). Për shembull, bazë lëvizjen e karikimit h-tsy në një magnet homogjen. në mungesë të përplasjeve - rrotullimi me një frekuencë ciklotron. Prania e fushave të tjera e shtrembëron këtë lëvizje; pra, elektrik i përbashkët dhe mag. fusha të çon në të ashtuquajturat. elektrike D. z. orë në një drejtim pingul me E dhe H, me një shpejtësi të pavarur nga masa dhe ngarkesa e grimcës.

Mbi të mund të mbivendoset edhe i ashtuquajturi rrotullim i ciklotronit. zhvendosja e gradientit që lind për shkak të johomogjenitetit magnetik. fushë dhe e drejtuar pingul me H dhe DH (DH është gradienti i fushës).

D. z. h., të shpërndara në mënyrë të pabarabartë në mjedis, mund të lindin për shkak të lëvizjes së tyre termike në drejtim të uljes më të madhe të përqendrimit (shih DIFFUSION) me një shpejtësi vD = -Dgradn/n, ku gradn është gradienti i përqendrimit të n ngarkesës. h-ts; D - koeficienti difuzionit.

Në rastin kur disa faktorët që shkaktojnë D. z. h., për shembull, elektrike. gradienti i fushës dhe përqendrimit, shpejtësitë e zhvendosjes të shkaktuara veçmas nga fusha, vE dhe vD mblidhen.

Fizike fjalor enciklopedik. - M.: Enciklopedia Sovjetike. Kryeredaktor A. M. Prokhorov. 1983 .

SHQYRTIMI I GRIÇIMEVE TË NGARKUARA

- lëvizja relativisht e ngadaltë e drejtimit e ngarkuesit. grimcat nën ndikimin e zbërthimit. arsyet e mbivendosura mbi bazën e tyre. lëvizje (të rregullta ose të çrregullta). p.sh në k.-l. mjedisi (metalet, gazet, gjysmëpërçuesit, elektrolitet) ndodh nën ndikimin e forcave elektrike. fusha dhe zakonisht mbivendoset në lëvizjen termike (të rastësishme) të grimcave. Lëvizja termike nuk formon makroskopike. rrjedhin, edhe nëse mesatarja v kjo lëvizje është shumë më e madhe se shpejtësia e lëvizjes v d. Qëndrimi v d /v karakterizon shkallën e drejtimit të lëvizjes së ngarkesës. grimcave dhe varet nga lloji i mjedisit, lloji i grimcave të ngarkuara dhe intensiteti i faktorëve që shkaktojnë zhvendosje. D. z. orët mund të ndodhin edhe kur shpërndarja e pabarabartë përqendrimi i grimcave të ngarkuara ( difuzion), me një shpërndarje të pabarabartë të shpejtësive të grimcave të ngarkuara ( difuzioni termik).
Zhvendosja e grimcave të ngarkuara në plazmë. Për plazmat që zakonisht gjenden në një fushë magnetike. fushë, karakteristikë D. z. h në të kryqëzuar magnetike dhe k.-l. fusha të tjera (elektrike, gravitacionale). Ngarkimi grimca e vendosur në një fushë magnetike homogjene. fushë në mungesë të forcave të tjera, përshkruan të ashtuquajturat. Rrethi Larmor me rreze r N=v/ w H=cmv/ZeH. Këtu N - tensioni magnetik fusha, e, t Dhe v- ngarkesa dhe shpejtësia e grimcave, w H =ZeH/mc - Frekuenca e Larmorit (ciklotronit). Magn. fusha konsiderohet praktikisht uniforme nëse ndryshon pak në një distancë të rendit të r H. Nëse ka ndonjë ext. forca F(graviacioni elektrik, gradient) një zhvendosje e qetë e orbitës nga një gjendje e palëvizshme mbivendoset në rrotullimin e shpejtë të Larmorit. shpejtësia në drejtim pingul me magnetin. fushës dhe forcës vepruese. Shpejtësia e lëvizjes

Meqenëse emëruesi i shprehjes përmban ngarkesën e grimcës, atëherë nëse F vepron në mënyrë të barabartë në jonet dhe elektronet, ato do të lëvizin nën ndikimin e kësaj force në drejtime të kundërta (rryma e lëvizjes). Rryma lëvizëse e bartur nga grimcat e një lloji të caktuar: Në varësi të llojit të forcave, dallohen disa. llojet e D. z. duke përfshirë: elektrike, polarizuar, gravitacionale, gradient. Zhvendosja elektrike quhet. D. z. orë në një elektrike konstante homogjene. fusha E , pingul me magnetiken fushë (fusha elektrike dhe magnetike të kryqëzuara). Elektrike fusha që vepron në rrafshin e rrethit të Larmorit përshpejton lëvizjen e grimcës gjatë asaj gjysmë periudhe të rrotullimit të Larmorit kur

Oriz. 1. Zhvendosja e një grimce të ngarkuar në fusha të kryqëzuara elektrike dhe magnetike. Fusha magnetike e drejtuar drejt vëzhguesit. v dE, sepse komponenti i shpejtësisë në një drejtim (lëvizja poshtë në figurën 1) është më i madh se komponenti i shpejtësisë kur lëviz në drejtim të kundërt (lëvizja lart). Për shkak të rrezeve të ndryshme r H në të ndryshme Në pjesë të orbitës së grimcave, ajo nuk është e mbyllur në drejtimin pingul me E dhe H, d.m.th., zhvendosja ndodh në këtë drejtim. Në rastin e elektrike drift F=ZeE, nga këtu v dE =c/H 2, dmth shpejtësia e elektricitetit zhvendosja nuk varet nga shenja dhe madhësia e ngarkesës, as nga masa e grimcës dhe është e njëjtë për jonet dhe elektronet në madhësi dhe drejtim. Kështu, elektrike. D. z. h në mag. fusha çon në lëvizjen e të gjithë plazmës dhe nuk ngacmon rrymat drift. Megjithatë, forca të tilla si forca centrifugale, e cila në mungesë të një magneti. fushat veprojnë në mënyrë të barabartë në të gjitha grimcat, pavarësisht nga ngarkesa e tyre, në magnetike. Fusha nuk shkaktohet nga lëvizja e lëvizjes së plazmës në tërësi, por duke i detyruar elektronet dhe jonet të lëvizin në drejtime të ndryshme, ato çojnë në shfaqjen e rrymave lëvizëse. nxitimi, atëherë lëvizja e tyre ndodh sikur të ishte vepruar. Kur ndërroni elektrike në fushë në kohë, grimcat ndikohen nga një forcë inerciale e lidhur me ndryshimin (përshpejtimin) e energjisë elektrike. drift F E =tv dE = ts [N]/N 2 . Duke përdorur (1), marrim një shprehje për shpejtësinë e kësaj zhvendosjeje, të quajtur polarizim, v dr = mc2 E/ZeH2. Drejtimi i polarizimit D. z. orët përputhen me drejtimin e rrymës elektrike. fusha. Shpejtësia e polarizimit drifti varet nga shenja e ngarkesës, dhe kjo çon në shfaqjen e polarizimit të driftit. aktuale Në gravitacion të kryqëzuar dhe mag. fusha, një zhvendosje gravitacionale ndodh me një shpejtësi v dG = ts/ZeH 2, Ku g- nxitimi i gravitetit. Sepse v dG varet nga masa dhe shenja e ngarkesës, pastaj lindin rryma lëvizëse, duke çuar në ndarjen e ngarkesave në plazmë. Si rezultat, gravitacionale lëvizje drift, lindin paqëndrueshmëri. F rр, proporcionale me gradientin magnetik. fusha (të ashtuquajturat gradient D. z. h.). Nëse një grimcë që rrotullohet në një rreth Larmor konsiderohet si një "magnet" me moment magnetik

Oriz. 2. Zhvendosja e gradientit. Fusha magnetike rritet lart. Rryma e zhvendosjes drejtohet në të majtë.

Shpejtësia e zhvendosjes së gradientit

Kur një grimcë lëviz me një shpejtësi v || përgjatë një linje të lakuar të forcës (Fig. 3) me një rreze lakimi R

lind një lëvizje, për shkak të origjinës së saj forcë centrifugale inercia mv 2 || /R(i ashtuquajturi zhvendosje centrifugale). Shpejtësia

Shpejtësitë e gradientit dhe DZ centrifugale. h kanë drejtime të kundërta për jonet dhe elektronet, d.m.th., lindin rryma lëvizëse. Këtu është e nevojshme të theksohet se lëvizjet në shqyrtim janë pikërisht zhvendosjet e qendrave të rrathëve Larmor (jo shumë të ndryshme nga zhvendosjet e vetë grimcave) për shkak të forcave pingul me fushën magnetike. fushë. Për një sistem grimcash (plazma), një ndryshim i tillë është i rëndësishëm. Për shembull, nëse tempo-pa e grimcave nuk varet nga koordinatat, atëherë nuk ka rrjedhje të grimcave brenda plazmës (në përputhje të plotë me faktin se fusha magnetike nuk ndikon në fushën Maxwelliane), por ka një rrjedhje të qendrave nëse fusha magnetike. fusha është johomogjene (rrymat e driftit gradient dhe centrifugale).

Oriz. 4. Drift i plazmës në një kurth toroidal. mbyllja e plazmës në një kurth magnetik toroidal. Zhvendosjet e gradientit dhe centrifugale në një torus të vendosur horizontalisht shkaktojnë rryma lëvizëse vertikale, ndarje të ngarkesës dhe polarizimin e plazmës (Fig. 4). Elektrike në zhvillim fusha e detyron të gjithë plazmën të lëvizë drejt murit të jashtëm të torusit (i ashtuquajturi drift toroidal). Lit.: Frank-Kamenetsky D.A., Plasma - gjendja e katërt e materies, botimi i 2-të, M., 1963: Braginsky S.I., Fenomene në plazmë, në: Pyetjet e teorisë së plazmës, v. 1, M., 1063: O Raevsky V.N., Plasma on Earth and in Space, K., 1980. S. S. Moiseev.

Enciklopedi fizike. Në 5 vëllime. - M.: Enciklopedia Sovjetike. Kryeredaktori A. M. Prokhorov. 1988 .

Shihni se çfarë është "DRIFT OF CHARGED PARTIcles" në fjalorë të tjerë:

Lëvizja e ngadaltë (krahasuar me lëvizjen termike) e drejtuar e grimcave të ngarkuara (elektrone, jone, etj.) në një mjedis nën ndikimi i jashtëm, për shembull fushat elektrike. * * * DRIFT OF CHARGED GRIMICAVE DRIFT OF CHARGED GRIMICAVE, i ngadalshëm (nga ... Fjalor Enciklopedik

Lëvizja e ngadaltë (krahasuar me lëvizjen termike) e drejtuar e grimcave të ngarkuara (elektrone, jone, etj.) në një mjedis nën ndikimin e jashtëm, p.sh. fushat elektrike... Fjalori i madh enciklopedik

zhvendosja e grimcave të ngarkuara- - [A.S. Goldberg. Fjalori anglisht-rusisht i energjisë. 2006] Temat: energjia në përgjithësi lëvizja e grimcave të ngarkuara EN ... Udhëzues teknik i përkthyesit

Lëvizja e drejtuar relativisht e ngadaltë e grimcave të ngarkuara nën ndikimin e shkaqeve të ndryshme, të mbivendosura në lëvizjen kryesore. Kështu, për shembull, kur kalon rrymë elektrike elektronet përmes një gazi të jonizuar, përveç shpejtësisë së tyre... ... Enciklopedia e Madhe Sovjetike

Lëvizja e ngadaltë (krahasuar me lëvizjen termike) e drejtuar e grimcave të ngarkuara (elektrone, jone, etj.) në një mjedis në kushte të jashtme. ndikim, për shembull elektrike fusha... Shkenca natyrore. Fjalor Enciklopedik

Në fushat elektrike dhe magnetike, lëvizja e grimcave në hapësirë ​​nën ndikimin e forcave të këtyre fushave. Lëvizjet e grimcave të plazmës janë konsideruar më poshtë, megjithëse disa dispozita janë gjithashtu të përgjithshme për plazmën të ngurta(metale, gjysmëpërçues). Dalloni...... Enciklopedi fizike

- (Drift holandez). 1) devijimi i anijes nga rruga e drejtë. 2) këndi midis drejtimit të lëvizjes dhe mesit të anijes; varet nga dizajni i anijes. 3) pozicioni i anijes nën vela të pozicionuar në mënyrë që anija të mbetet në vend duke u anuar pak... ... fjalor fjalë të huaja gjuha ruse

Gaz pjesërisht ose plotësisht i jonizuar në të cilin do të vendoset dendësia. dhe mohojnë. akuzat janë pothuajse të njëjta. Kur nxehet fort, çdo ujë avullon, duke u shndërruar në gaz. Nëse e rritni më tej temperaturën, procesi termik do të intensifikohet ndjeshëm... ... Enciklopedi fizike

Konfigurimet e magnetit fusha të aftë kohë të gjatë mbaj ngarkim grimcat ose plazma në një vëllim të kufizuar. Natyrore M. l. është, për shembull, magnetike. Fusha e Tokës që kap plazmën era diellore dhe duke e mbajtur atë në formën e rrezatimit. shtresat e Tokes...... Enciklopedi fizike

PROCESET në plazmë janë procese jo ekuilibër që çojnë në barazimin e shpërndarjeve hapësinore të parametrave të plazmës: përqendrimet, shpejtësia mesatare e masës dhe temperaturat e pjesshme të elektroneve dhe grimcave të rënda. Ndryshe nga P. p. e grimcave neutrale... Enciklopedi fizike

Leksioni nr.3.
Lëvizja në një fushë magnetike jo uniforme. Përafrimi i driftit - kushtet e zbatueshmërisë, shpejtësia e lëvizjes. Lëvizjet në një fushë magnetike jo uniforme. Invariant adiabatik. Lëvizja në fusha të kryqëzuara elektrike dhe magnetike. Rasti i përgjithshëm fusha të kryqëzuara të çdo force dhe fushe magnetike.
III. Lëvizja Drift grimcat e ngarkuara
§3.1. Lëvizja në fusha homogjene të kryqëzuara.
Le të shqyrtojmë lëvizjen e grimcave të ngarkuara në fusha të kryqëzuara
në përafrimin e driftit. Përafrimi i zhvendosjes është i zbatueshëm nëse është e mundur të identifikohet një shpejtësi e caktuar e lëvizjes konstante, identike për të gjitha grimcat e të njëjtit lloj, pavarësisht nga drejtimi i shpejtësive të grimcave:
, Ku
- shpejtësia e lëvizjes. Le të tregojmë se kjo mund të bëhet për lëvizjen e grimcave të ngarkuara në kryqëzim
fusha. Siç u tregua më herët, fusha magnetike nuk ndikon në lëvizjen e grimcave në drejtim të fushës magnetike. Prandaj, shpejtësia e zhvendosjes mund të drejtohet vetëm pingul me atë magnetike, pra le të:
, dhe
, Ku
. Ekuacioni i lëvizjes:
(ne ende shkruajmë shumëzuesin në GHS). Pastaj për komponentin tërthor të shpejtësisë:
, ne e zëvendësojmë zgjerimin për sa i përket shpejtësisë së lëvizjes:
, d.m.th.
. Le ta zëvendësojmë këtë ekuacion me dy për çdo komponent dhe duke marrë parasysh
, d.m.th.
, marrim ekuacionin për shpejtësinë e lëvizjes:
. Duke shumëzuar vektorialisht me fushën magnetike, marrim:
. Duke marrë parasysh rregullin, marrim
, ku:

- shpejtësia e lëvizjes. (3.1)

.
Shpejtësia e lëvizjes nuk varet nga shenja e ngarkesës dhe nga masa, d.m.th. plazma zhvendoset në tërësi. Nga relacioni (3.1) shihet qartë se kur
shpejtësia e lëvizjes bëhet më e madhe se shpejtësia e dritës, dhe për këtë arsye humbet kuptimin e saj. Dhe çështja nuk është se është e nevojshme të merren parasysh korrigjimet relativiste. Në
do të shkelet kushti i përafrimit të driftit. Kushti i përafrimit të lëvizjes për lëvizjen e grimcave të ngarkuara në një fushë magnetike është që ndikimi i forcës që shkakton zhvendosjen duhet të jetë i parëndësishëm gjatë periudhës së rrotullimit të grimcës në fushën magnetike, vetëm në këtë rast shpejtësia e zhvendosjes do të të jetë konstante. Kjo gjendje mund të shkruhet si:
, nga e cila fitojmë kushtin për zbatueshmërinë e lëvizjes drift në
fushat:
.

Për të përcaktuar trajektoret e mundshme grimcat e ngarkuara në
fusha, merrni parasysh ekuacionin e lëvizjes për komponentin e shpejtësisë rrotulluese :
, ku
. Lëreni aeroplanin ( x,y) është pingul me fushën magnetike. Vektor rrotullohet me frekuencë
(elektroni dhe joni rrotullohen në drejtime të ndryshme) në aeroplan ( x,y), duke mbetur konstante në modul.

Nëse shpejtësia fillestare e grimcës bie brenda këtij rrethi, atëherë grimca do të lëvizë përgjatë një epicikloide.

Zona 2. Rrethi i dhënë nga ekuacioni
, korrespondon me një cikloide. Kur rrotullohet vektori vektori i shpejtësisë në çdo periudhë do të kalojë përmes origjinës, domethënë shpejtësia do të jetë e barabartë me zero. Këto momente korrespondojnë me pikat në bazën e cikloidit. Trajektorja është e ngjashme me atë të përshkruar nga një pikë e vendosur në buzën e një rrote me rreze
. Lartësia e cikloidit është , domethënë në përpjesëtim me masën e grimcës, kështu që jonet do të lëvizin përgjatë një cikloid shumë më të lartë se elektronet, gjë që nuk korrespondon me paraqitjen skematike në Fig. 3.2.

Zona 3. Zona jashtë rrethit në të cilën
, korrespondon me një trokoide me sythe (hipocikloid), lartësia e të cilit
. Përputhen sythe vlerat negative komponentët e shpejtësisë kur grimcat lëvizin në drejtim të kundërt.

RRETH zona 4: Pika
(
) korrespondon me një vijë të drejtë. Nëse keni nisur një grimcë me shpejtësia fillestare
, atëherë forca e forcës elektrike dhe magnetike në çdo moment të kohës balancohet, kështu që grimca lëviz drejtvizore. Mund të imagjinohet se të gjitha këto trajektore korrespondojnë me lëvizjen e pikave të vendosura në një rrotë me rreze
, pra, për të gjitha trajektoret periudha hapësinore gjatësore
. Për periudhën
Për të gjitha trajektoret, ndodh kompensimi i ndërsjellë i efekteve të fushave elektrike dhe magnetike. Energjia mesatare kinetike e grimcave mbetet konstante
. Është e rëndësishme të theksohet përsëri se

Të gjitha përfundimet e nxjerra më sipër janë të sakta nëse në vend të kësaj forcë elektrike
përdorin forcë arbitrare , duke vepruar në grimcë, dhe
. Shpejtësia e lëvizjes në një fushë të forcës arbitrare:

(3.2)

varet nga ngarkesa. Për shembull, për forcë gravitacionale
:
- shpejtësia e lëvizjes gravitacionale.

§3.2. Lëvizja lëvizëse e grimcave të ngarkuara në një fushë magnetike jo uniforme.

Nëse fusha magnetike ndryshon ngadalë në hapësirë, atëherë një grimcë që lëviz në të do të bëjë shumë revolucione Larmor, duke mbështjellë rreth vijës së fushës magnetike me një rreze Larmor që ndryshon ngadalë. Ne mund të konsiderojmë lëvizjen jo të vetë grimcës, por të qendrës së saj të menjëhershme të rrotullimit, të ashtuquajturën qendra udhëheqëse. Përshkrimi i lëvizjes së një grimce si lëvizja e një qendre drejtuese, d.m.th. Përafrimi i driftit është i zbatueshëm nëse ndryshimi në rrezen e Larmorit gjatë një rrotullimi është dukshëm më i vogël se vetë rrezja e Larmorit. Ky kusht padyshim do të plotësohet nëse shkalla karakteristike hapësinore e ndryshimeve të fushës tejkalon ndjeshëm rrezen e Larmorit:
, e cila është ekuivalente me kushtin:
. Natyrisht, ky kusht është i plotësuar aq më mirë vlerë më të madhe forca e fushës magnetike, pasi rrezja e Larmor zvogëlohet në përpjesëtim të zhdrejtë me forcën e fushës magnetike. Le të shqyrtojmë disa raste me interes të përgjithshëm, pasi shumë lloje të lëvizjeve të grimcave të ngarkuara në fusha magnetike johomogjene mund të reduktohen në to.

Le të shqyrtojmë problemin e lëvizjes së një grimce të ngarkuar në një fushë magnetike me një kërcim, majtas dhe djathtas të planit të së cilës fusha magnetike është uniforme dhe e drejtuar në mënyrë identike, por ka madhësive të ndryshme(shih Fig. 3.5), le të ketë H 2 > H 1 . Kur një grimcë lëviz, rrethi i saj Larmor kryqëzon rrafshin e goditjes. Trajektorja përbëhet nga rrathë Larmor me një rreze të ndryshueshme Larmor, si rezultat i së cilës grimca "driftohet" përgjatë planit të goditjes. Siç mund të shihet nga Figura 3.5, zhvendosja është pingul me drejtimin e fushës magnetike dhe gradientin e saj, dhe grimcat e ngarkuara në mënyrë të kundërt lëvizin në drejtime të ndryshme. Për thjeshtësi, lëreni grimcën të kryqëzojë rrafshin e goditjes përgjatë normales. Pastaj në kohë e barabartë me shumën Gjysmë cikle Larmor

Fig.3.5. Zhvendosja e gradientit në kufi me një kërcim në fushën magnetike.

për zonën majtas dhe djathtas: grimca zhvendoset përgjatë këtij rrafshi për një gjatësi . Shpejtësia e lëvizjes mund të përcaktohet si . Ku  H H 2  H 1  madhësia e kërcimit të fushës magnetike, dhe  H H 2 + H 1  - vlera mesatare e saj.

Zhvendosja ndodh gjithashtu kur fusha magnetike në të majtë dhe në të djathtë të një rrafshi të caktuar nuk ndryshon në madhësi, por ndryshon drejtimin (shih Fig. 3.6). Në të majtë dhe në të djathtë të kufirit, grimcat rrotullohen në rrathët Larmor me të njëjtën rreze, por me drejtim të kundërt rrotullimi. Drift ndodh kur rrethi Larmor kryqëzon rrafshin e ndërfaqes. Lëreni grimcën të kryqëzojë rrafshin e shtresës përgjatë normales, atëherë rrethi Larmor duhet të "prehet" së bashku

Fig.3.6. Zhvendosja e gradientit kur ndryshon drejtimin e fushës magnetike

diametri vertikal dhe më pas gjysma e djathtë duhet të pasqyrohet lart për elektronin dhe poshtë për jonin, siç tregohet në Fig. 3.6. Në këtë rast, gjatë periudhës Larmor, zhvendosja përgjatë shtresës është padyshim dy diametra Larmor, kështu që shpejtësia e zhvendosjes për këtë rast është: .

§3.3. Zhvendosja në një fushë magnetike të rrymës së drejtpërdrejtë.
Zhvendosja e grimcave të ngarkuara në një fushë magnetike jo uniforme përcjellës i drejtë rryma shoqërohet kryesisht me faktin se fusha magnetike është në përpjesëtim të zhdrejtë me distancën nga rryma, prandaj do të ketë një lëvizje gradienti të një grimce të ngarkuar që lëviz në të. Për më tepër, zhvendosja shoqërohet me lakimin e linjave të fushës magnetike. Le të shqyrtojmë dy komponentë të kësaj force që shkakton zhvendosje, dhe në përputhje me rrethanat marrim dy komponentë të lëvizjes.
pika 3.3.1. Zhvendosja diamagnetike (gradient).
Mekanizmi i zhvendosjes së gradientit është se grimca ka rreze të ndryshme rrotullimi brenda pika të ndryshme trajektoret: një pjesë të kohës që ajo e kalon në një fushë më të fortë, një pjesë në një më shumë fushë e dobët. Ndryshimi i rrezes së rrotullimit krijon drift (Fig. 3.7). Një grimcë e ngarkuar që rrotullohet rreth një linje fushe mund të konsiderohet si dipol magnetik ekuivalente rrymë rrethore. Shprehja për shpejtësinë e zhvendosjes së gradientit mund të merret nga shprehje e famshme për forcën që vepron në një dipol magnetik në një fushë jo uniforme:
- forca diamagnetike që shtyn një dipol magnetik jashtë fushë e fortë, Ku
,
, Ku komponent tërthor ndaj fushës magnetike energjia kinetike grimcat. Për një fushë magnetike, siç mund të tregohet, lidhja e mëposhtme është e vlefshme:
, Ku R kr- rrezja e lakimit të vijës së forcës, - vektor njësi normale.

Shpejtësia e zhvendosjes diamagnetike (gradient), ku - binormale për vijën e fushës. Drejtimi i zhvendosjes përgjatë binormales është i ndryshëm për elektronet dhe jonet.

>> Vëllimi 6 >> Kapitulli 29. Lëvizja e ngarkesave në fushat elektrike dhe magnetike

Lëvizja në fusha të kryqëzuara elektrike dhe magnetike

Deri më tani kemi folur për grimcat që janë vetëm në një fushë elektrike ose vetëm në një fushë magnetike. Por ka efekte interesante, që lind nga veprimi i njëkohshëm i të dy fushave. Le të kemi një fushë magnetike uniforme B dhe një fushë elektrike E të drejtuar drejt saj në kënde të drejta, atëherë grimcat që fluturojnë pingul me fushën B do të lëvizin përgjatë një lakore të ngjashme me atë të treguar në Fig. 29.18. (Kjo banesë kurbë, dhe Jo spirale.) Nga ana cilësore, kjo lëvizje nuk është e vështirë për t'u kuptuar. Nëse një grimcë (që ne e konsiderojmë pozitive) lëviz në drejtim të fushës E, atëherë ajo fiton shpejtësi, dhe fusha magnetike e përkul atë më pak. Dhe kur një grimcë lëviz kundër fushës E, ajo humbet shpejtësinë dhe gradualisht përkulet gjithnjë e më shumë nga fusha magnetike. Rezultati është një "drift" në drejtim (ExB).

Mund të tregojmë se një lëvizje e tillë është në thelb një mbivendosje lëvizje uniforme me shpejtësi v d= E/ B dhe rrethore, pra në Fig. 29.18 tregon një cikloide të thjeshtë. Imagjinoni një vëzhgues që lëviz në të djathtë me një shpejtësi konstante. Në kuadrin e tij të referencës, fusha jonë magnetike shndërrohet në një fushë të re magnetike plus fushë elektrike e drejtuar nga poshtë. Nëse shpejtësia e saj zgjidhet në mënyrë që fusha totale elektrike të jetë e barabartë me zero, atëherë vëzhguesi do të shohë elektronin të lëvizë në një rreth. Pra, lëvizja që ne ne shohim se do të jetë në një lëvizje rrethore plus transferim me shpejtësi drift v d= E/ B. Lëvizja e elektroneve në fushat elektrike dhe magnetike të kryqëzuara qëndron në themel të magnetroneve, d.m.th., oshilatorëve të përdorur në gjenerimin e rrezatimit mikrovalor.

Ka shumë të tjera shembuj interesantë lëvizjet e grimcave në fushat elektrike dhe magnetike, të tilla si orbitat e elektroneve ose protoneve të bllokuara në rripat e rrezatimit V shtresat e sipërme stratosferë, por, për fat të keq, ne nuk kemi kohë të mjaftueshme për t'u marrë me këto çështje tani.