Astrofizik ve termonükleer problemlerde önemli ilgi uzayda değişen manyetik alandaki parçacıkların davranışını temsil eder. Genellikle bu değişiklik oldukça zayıftır ve hareket denklemlerinin ilk kez Alfvén tarafından elde edilen pertürbasyon yöntemiyle çözümü iyi bir yaklaşımdır. "Yeterince zayıf" terimi, B'nin büyüklük veya yön açısından önemli ölçüde değiştiği mesafenin, parçacığın dönme yarıçapına (a) kıyasla büyük olduğu anlamına gelir. Bu durumda sıfır yaklaşımında parçacıkların, manyetik alan çizgileri etrafında, dönme frekansı ile belirlenen bir spiral şeklinde hareket ettiğini varsayabiliriz.

Manyetik alanın yerel büyüklüğü. Bir sonraki yaklaşımda, yörüngede yavaş değişiklikler ortaya çıkıyor ve bu, ana merkezlerinin (dönme merkezi) kayması olarak temsil edilebiliyor.

Alanda ele alacağımız ilk uzaysal değişim türü, B'ye dik yöndeki bir değişikliktir. Alan büyüklüğünün B'ye dik birim vektör yönünde bir gradyanı olsun, öyle ki . Daha sonra, ilk yaklaşım olarak dönme frekansı şu şekilde yazılabilir:

işte yöndeki koordinattır ve genişletme, koordinatların orijininin yakınında gerçekleştirilir, bunun için B'nin yönü değişmediğinden, B boyunca hareket tekdüze kalır. Bu nedenle yalnızca değişikliği dikkate alacağız yanal hareket. Düzgün bir alandaki enine hız nerede, a küçük bir düzeltmedir şeklinde yazdıktan sonra hareket denkleminde (12.102) yerine koyarız

(12.103)

Daha sonra, yalnızca birinci dereceden terimleri koruyarak yaklaşık denklemi elde ederiz.

(12.95) ve (12.96) bağıntılarından, düzgün bir alanda enine hız ve koordinatın ilişkilerle ilişkili olduğu sonucu çıkar

(12.105)

burada X, perturunsuz dairesel harekette dönme merkezinin koordinatıdır (burada If (12.104)'te ifade edersek o zaman şunu elde ederiz)

Bu ifade, salınım terimine ek olarak, sıfırdan farklı bir ortalama değere sahip olduğunu gösterir.

Belirlemek için ortalama boyut Kartezyen bileşenlerin genlik a ve 90° faz kayması ile sinüzoidal olarak değiştiğini hesaba katmak yeterlidir. Bu nedenle ortalama değer yalnızca paralel bileşenden etkilenir, dolayısıyla

(12.108)

Böylece "gradyan" sürüklenme hızı ifadeyle verilir

(12.109)

veya vektör formunda

İfade (12.110), yeterince küçük alan gradyanları için, sürüklenme hızının yörünge hızı.

İncir. 12.6. Manyetik alanın enine gradyanı nedeniyle yüklü parçacıkların sürüklenmesi.

Bu durumda parçacık, B'ye dik yönde ve B derecesine doğru yavaşça hareket eden ön merkez etrafında hızla döner. pozitif parçacık(12.110) ifadesi ile belirlenir. Negatif yüklü bir parçacık için sürüklenme hızı zıt işaret; işaretteki bu değişiklik Gradyan kaymasının tanımıyla ilişkilidir; parçacık alan kuvvetinin ortalamadan daha büyük ve daha az olduğu bölgelerde hareket ettikçe yörüngenin eğrilik yarıçapındaki değişiklik dikkate alınarak niteliksel olarak açıklanabilir. İncirde. Şekil 12.6 farklı yük işaretlerine sahip parçacıkların davranışını niteliksel olarak göstermektedir.

Bir parçacığın ön merkezinin kaymasına yol açan diğer bir alan değişikliği türü de alan çizgilerinin eğriliğidir. ŞEKİL 2'de gösterileni düşünün. 12.7 iki boyutlu alandan bağımsız. İncirde. 12.7 ve eksene paralel düzgün bir manyetik alan göstermektedir.Parçacık etrafında döner güç hattı yarıçapı a olan bir daire boyunca hızla hareket eder ve aynı anda ile hareket eder sabit hız elektrik hattı boyunca. Bu hareketi, Şekil 2'de gösterilen eğri alan çizgileri olan alandaki bir parçacığın hareketi için sıfır yaklaşımı olarak ele alacağız. Şekil 12.7b'de R alan çizgilerinin yerel eğrilik yarıçapı a'ya kıyasla büyüktür.

İncir. 12.7. Alan çizgilerinin eğriliği nedeniyle yüklü parçacıkların sürüklenmesi. a - sabit, düzgün bir manyetik alanda, parçacık, kuvvet çizgileri boyunca spiral şeklinde hareket eder; b - Manyetik alan çizgilerinin eğriliği sürüklenmeye neden olur, düzleme dik

İlk yaklaşım düzeltmesi aşağıdaki gibi bulunabilir. Parçacık alan çizgisi etrafında spiral şeklinde hareket etme eğiliminde olduğundan ve alan çizgisi kavisli olduğundan, önde gelen merkezin hareketi için bu, görünüme eşdeğerdir. merkezkaç ivmesi Bu ivmenin etkili bir elektrik alanın etkisi altında oluştuğunu varsayabiliriz.

(12.111)

sanki manyetik bir alana eklenmiş gibi. Ancak (12.98)'e göre, böylesine etkili bir elektrik alanı ile manyetik alanın birleşimi, belirli bir hızda merkezkaç sürüklenmesine yol açar.

(121,2)

Gösterimi kullanarak, merkezkaç sürüklenme hızının ifadesini şu şekilde yazıyoruz:

Kayma yönü belirlendi vektör çarpımı burada R, eğriliğin merkezinden parçacık konumuna yönlendirilen yarıçap vektörüdür. Giriş (12.113) şuna karşılık gelir: pozitif yük parçacıklar ve For işaretine bağlı değildir negatif parçacık değer negatif olur ve sürüklenme yönü tersine döner.

İlişkinin (12.113) daha doğru fakat daha az zarif bir türevi, hareket denklemlerinin doğrudan çözülmesiyle elde edilebilir. Eğer girersen silindirik koordinatlar Koordinatların kökeni eğriliğin merkezinde olduğunda (bkz. Şekil 12.7, b), o zaman manyetik alan yalnızca bir bileşene sahip olacaktır. vektör denklemi hareket aşağıdaki üç skaler denkleme indirgenir:

(12-114)

Sıfırıncı yaklaşımda yörünge, eğrilik yarıçapına kıyasla küçük bir yarıçapa sahip bir spiral ise, o zaman en düşük sıradadır.Bu nedenle, ilk denklemden (12.114) aşağıdaki yaklaşık ifadeyi elde ederiz: Sıcaklığa sahip Gauss plazma parçacıkları cm/sn'lik bir sürüklenme hızı. Bu, sürüklenme nedeniyle saniyenin çok küçük bir bölümünde odanın duvarlarına ulaşacakları anlamına gelir. Daha sıcak plazma için sürüklenme hızı buna uygun olarak daha da yüksektir. Toroidal geometrideki kaymayı telafi etmenin bir yolu torusu sekiz şekline bükmektir. Parçacık genellikle bu tür içinde birçok devir yaptığından kapalı sistem daha sonra hem eğriliğin hem de eğimin olduğu bölgelerden geçer çeşitli işaretler ve dönüşümlü olarak sürükleniyor çeşitli yönler. Bu nedenle, en azından birinci dereceden elde edilen ortalama sapma şu şekilde ortaya çıkıyor: sıfıra eşit. Manyetik alandaki uzaysal değişikliklerin neden olduğu sürüklenmeyi ortadan kaldırmaya yönelik bu yöntem, termonükleer tesisler yıldızcı türü. Bu tür kurulumlarda plazmanın hapsedilmesi, sıkıştırma etkisi kullanan kurulumların aksine (bkz. Bölüm 10, § 5-7), güçlü bir harici uzunlamasına manyetik alan kullanılarak gerçekleştirilir.

YÜKLÜ PARÇACIKLARIN PLAZMADA SÜRÜKLENMESİ, yüklü parçacıkların etkisi altında nispeten yavaş yönsel hareketi çeşitli sebepler, ana hareketlerinin üzerine bindirilmiş (düzenli veya düzensiz). Yüklü parçacıkların sürüklenmesi, elektrik alan kuvvetlerinin etkisi altında meydana gelir ve genellikle parçacıkların termal (rastgele) hareketinin üzerine eklenir. ortalama sürat Termal hareketin υ sr'si sürüklenme hızından υ d çok daha büyüktür υ d / υ sr oranı yönlülük derecesini karakterize eder hareket yükü Yüklü parçacıklar ve yüklü parçacıkların türüne ve sürüklenmeye neden olan kuvvetlerin büyüklüğüne bağlıdır.

Manyetik alandaki plazma, yüklü parçacıkların çapraz manyetik ve diğer bazı (elektrik, yerçekimi) alanlarda sürüklenmesiyle karakterize edilir. Başka kuvvetlerin bulunmadığı, düzgün bir manyetik alan içinde yer alan yüklü bir parçacık, yarıçapı r H = υ/ω Н = cm υ/qH olan Larmor dairesi olarak adlandırılan bir daireyi tanımlar, burada Н manyetik alan kuvvetidir, q yüküdür parçacık, m ve υ kütle ve parçacık hızıdır, ω H - Larmor (siklotron) frekansı, c - ışık hızıdır. Eğer varsa dış kuvvetler Hızlı Larmor rotasyonunun üzerine eklenen F (elektrik, yerçekimi, gradyan), yörüngenin manyetik alana dik yönde düzgün bir yer değiştirmesidir ve etkili kuvvet. Sürüklenme hızı υ d = c/qH 2.

Çünkü ifadenin paydası parçacığın q yükünü içerir, o zaman F kuvveti iyonlara ve elektronlara eşit şekilde etki ederse, bunlar bu kuvvetin etkisi altında zıt yönlerde sürükleneceklerdir - j d = nqυ d = nc/ yoğunluğuna sahip bir sürüklenme akımı H2 ortaya çıkar, burada n parçacıkların konsantrasyonudur.

Kuvvetlerin türüne bağlı olarak, yüklü parçacıkların çeşitli sürüklenme türleri ayırt edilir: elektriksel, yerçekimi, gradyan. Elektriksel sürüklenme, yüklü parçacıkların manyetik alana dik (çapraz elektrik ve manyetik alanlar) düzgün bir sabit elektrik alanı E içinde sürüklenmesidir. Elektriksel sürüklenme durumunda, F = qE, dolayısıyla υ d E = c/H 2 yani elektriksel sürüklenmenin hızı, yükün işaretine ve büyüklüğüne ya da parçacığın kütlesine bağlı değildir ve aşağıdakiler için aynıdır: iyonlar ve elektronlar. Böylece, yüklü parçacıkların manyetik alandaki elektriksel sürüklenmesi tüm plazmanın hareketine yol açar ve sürüklenme akımlarını tetiklemez. Ancak manyetik alanın yokluğunda yükleri ne olursa olsun tüm parçacıklara eşit etki eden yerçekimi ve merkezkaç kuvveti, manyetik alanda elektronların ve iyonların sürüklenmesine neden olur. farklı taraflar sürüklenme akıntılarının ortaya çıkmasına neden olur.

Çapraz yerçekiminde ve manyetik alanlar ortaya çıkar yerçekimi kaymasıυ d g = /gH 2 hızıyla, burada g yer çekimi ivmesidir. υ dg yükün kütlesine ve işaretine bağlı olduğundan sürüklenme akımları ve kararsızlıklar ortaya çıkar.

Düzgün olmayan bir manyetik alanda, yüklü parçacıkların iki tür sürüklenmesi meydana gelebilir. Manyetik alanın enine homojensizliği, υ dgr = r H υ ⊥ hızıyla sözde gradyan kaymasına yol açar ∇ H/2H, burada υ ⊥ manyetik alan boyunca parçacık hızıdır. Bir parçacık υ | hızıyla hareket ettiğinde R eğrilik yarıçapına sahip kavisli bir manyetik alan çizgisi boyunca, atalet mυ merkezkaç kuvvetinin etkisi altında bir kayma meydana gelir | 2 /R (santrifüj sürüklenme olarak adlandırılan) υ dc = υ | 2 /Rω N.

Yüklü parçacıkların gradyan ve merkezkaç sürüklenme hızları iyonlar ve elektronlar için zıt yönlere sahiptir, yani sürüklenme akımları ortaya çıkar.

Düzgün olmayan bir manyetik alandaki sürüklenme, plazmanın toroidal bir manyetik tuzakta tutulmasını zorlaştırır, çünkü bu, yük ayrımına yol açar ve ortaya çıkan elektrik alanı, tüm plazmayı torusun dış duvarına doğru hareket etmeye zorlar (yani, toroidal kayma denir).

Aydınlatılmış .: Braginsky S.I. Plazmada transfer olayları // Plazma teorisinin soruları. M., 1963. Sayı. 1; Frank-Kamenetsky D. A. Plazma maddenin dördüncü halidir. 4. baskı. M., 1975; Pavlov G. A. Plazmada güçlü transfer süreçleri Coulomb etkileşimi. M., 1995.

YÜKLÜ PARÇACIKLARIN SÜRÜŞÜ

YÜKLÜ PARÇACIKLARIN SÜRÜŞÜ

Plazmada nispeten yavaş yönlü yük. ayrışmanın etkisi altında ch-ts (el-nov ve iyonlar). ana nedenlerin üzerine bindirilmiş nedenler (düzenli veya düzensiz). Örneğin, temel şarj hareketi homojen bir mıknatısta h-tsy. çarpışma olmadığında - siklotron frekansıyla dönüş. Başka alanların varlığı bu hareketi bozar; yani ortak elektrik ve mag. alanlar sözde yol açar. elektrik D.z. Parçacığın kütlesinden ve yükünden bağımsız bir hızla, E ve H'ye dik bir yönde saat.

Siklotron rotasyonu da buna eklenebilir. Manyetik homojensizlik nedeniyle ortaya çıkan gradyan kayması. alan ve H ve DH'ye dik olarak yönlendirilir (DH alan gradyanıdır).

D.z. h., ortamda eşit olmayan bir şekilde dağılmış olup, vD = -Dgradn/n hızıyla konsantrasyondaki en büyük azalma yönündeki termal hareketlerinden (bkz. DİFÜZYON) kaynaklanabilir; burada gradn, n yükünün konsantrasyon gradyanıdır. h-ts; D - katsayısı difüzyon.

Birkaç tane olması durumunda D. z'ye neden olan faktörler. h., örneğin, elektrik. alan ve konsantrasyon gradyanı, alanın ayrı ayrı neden olduğu sürüklenme hızları, vE ve vD toplanır.

Fiziksel ansiklopedik sözlük. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. Şef editör A. M. Prokhorov. 1983 .

YÜKLÜ PARÇACIKLARIN SÜRÜŞÜ

- şarj cihazının nispeten yavaş yön hareketi. ayrışmanın etkisi altındaki parçacıklar. bunların temelinde üst üste bindirilen nedenler. hareket (düzenli veya düzensiz). Örn. elektrik k.-l'de. çevre (metaller, gazlar, yarı iletkenler, elektrolitler) elektriksel kuvvetlerin etkisi altında oluşur. alanlar ve genellikle parçacıkların termal (rastgele) hareketi üzerine bindirilir. Termal hareket makroskobik oluşturmaz. ortalama olsa bile akış v bu hareket sürüklenme hızından çok daha büyüktür v d. Tutum v D /v yük hareketinin yönlülük derecesini karakterize eder. parçacıklar ve ortamın türüne, yüklü parçacıkların türüne ve sürüklenmeye neden olan faktörlerin yoğunluğuna bağlıdır. D.z. saatler şu durumlarda da ortaya çıkabilir: Eşit olmayan dağılım yüklü parçacıkların konsantrasyonu ( difüzyon), yüklü parçacıkların hızlarının eşit olmayan bir dağılımı ile ( termal difüzyon).
Yüklü parçacıkların plazmada sürüklenmesi. Tipik olarak manyetik alanda bulunan plazmalar için. alan, karakteristik D.z. h.çapraz manyetik ve k.-l. diğer (elektrik, yerçekimi) alanlar. Şarj Homojen bir manyetik alanda bulunan parçacık. Diğer kuvvetlerin yokluğunda alan, sözde açıklanmaktadır. Yarıçaplı Larmor dairesi r N=v/ w H=cmv/ZeH. Burada N - manyetik gerilim alanlar, e, t Ve v- yük ve parçacık hızı, w H =ZeH/mc - Larmor (siklotron) frekansı. Magn. alan, mertebesinde bir mesafe boyunca çok az değişiyorsa, pratik olarak tek tip kabul edilir. rH. eğer varsa dahili kuvvet F(elektrikli yerçekimi, gradyan) yörüngenin sabit durumdan yumuşak bir kayması, hızlı Larmor rotasyonunun üzerine eklenir. mıknatısa dik yönde hız. alan ve etki kuvveti. Sürüklenme hızı

İfadenin paydası parçacığın yükünü içerdiğinden, o zaman eğer Fİyonlara ve elektronlara eşit etki ettiğinden, bu kuvvetin etkisi altında zıt yönlerde sürükleneceklerdir (sürüklenme akımı). Belirli bir türdeki parçacıklar tarafından taşınan sürüklenme akımı: Kuvvetlerin türüne bağlı olarak birkaçı ayırt edilir. D. z türleri. şunları içerir: elektrik, polarize, yerçekimi, gradyan. Elektriksel sürüklenme denir. D.z. homojen sabit bir elektrikte saatlerce. E alanı , manyetik alana dik alan (çapraz elektrik ve manyetik alanlar). Elektrik Larmor dairesi düzleminde etki eden alan, Larmor dönüşünün o yarım periyodu sırasında parçacığın hareketini hızlandırır.

Pirinç. 1. Yüklü bir parçacığın çapraz elektrik ve manyetik alanlarda sürüklenmesi. Gözlemciye doğru yönlendirilen manyetik alan. v dE, çünkü bir yöndeki hız bileşeni (Şekil 1'deki aşağı doğru hareket), ters yönde hareket ederken (yukarı doğru hareket) hız bileşeninden daha büyüktür. Farklı yarıçaplar nedeniyle rH farklı Parçacığın yörüngesinin bazı kısımları E ve H’ye dik yönde kapanmaz, yani bu yönde sürüklenme meydana gelir. Elektrik durumunda sürüklenme F=ZeE, buradan v dE =c/H2 , yani elektriğin hızı sürüklenme, yükün işaretine ve büyüklüğüne veya parçacığın kütlesine bağlı değildir ve büyüklük ve yön bakımından iyonlar ve elektronlar için aynıdır. Böylece elektrik. D.z. h. mag. alan tüm plazmanın hareketine yol açar ve sürüklenme akımlarını tetiklemez. Ancak merkezkaç kuvveti gibi kuvvetler mıknatısın yokluğunda söz konusudur. Alanlar manyetik alanda yüklerine bakılmaksızın tüm parçacıklara eşit şekilde etki eder. Alan, bir bütün olarak plazmanın sürüklenme hareketinden kaynaklanmaz, elektronları ve iyonları farklı yönlerde sürüklenmeye zorlayarak sürüklenme akımlarının ortaya çıkmasına neden olur. hızlanırlarsa hareketleri sanki onlara etki ediliyormuş gibi gerçekleşir. Elektriği değiştirirken Zaman içindeki alan, parçacıklar elektriğin değişimine (hızlanmasına) bağlı bir eylemsizlik kuvvetinden etkilenir. sürüklenme F E =tv dE = ts[N]/N2 .(1)'i kullanarak, bu sürüklenmenin hızı için polarizasyon adı verilen bir ifade elde ederiz, v doktor = mc2E/ZeH2. Polarizasyon yönü D.z. saat elektrik akımının yönüne denk gelir. alanlar. Polarizasyon hızı sürüklenme yükün işaretine bağlıdır ve bu da sürüklenme polarizasyonunun ortaya çıkmasına neden olur. akım Çapraz yerçekiminde ve mag. alanlarda, bir hızda yerçekimsel bir sürüklenme meydana gelir v dG = ts/ZeH2, Nerede G- yerçekimi ivmesi. Çünkü v dG, yükün kütlesine ve işaretine bağlıdır, daha sonra sürüklenme akımları ortaya çıkar ve bu da plazmadaki yüklerin ayrılmasına yol açar. Sonuç olarak yerçekimi sürüklenme hareketi, kararsızlıklar ortaya çıkar. F rр, manyetik gradyanla orantılı. alanlar (sözde degrade D. z. h.). Larmor dairesi üzerinde dönen bir parçacık bir “mıknatıs” olarak kabul edilirse manyetik moment

Pirinç. 2. Gradyan kayması. Manyetik alan yukarı doğru artar. Sürüklenme akımı sola doğru yönlendirilir.

Gradyan sürüklenme hızı

Bir parçacık belli bir hızla hareket ettiğinde v || eğrilik yarıçapına sahip kavisli bir kuvvet çizgisi boyunca (Şekil 3) R

kökeni nedeniyle bir sürüklenme ortaya çıkar merkezkaç kuvveti eylemsizlik mv 2 || /R(santrifüj sürüklenme olarak adlandırılır). Hız

Gradyan ve merkezkaç DZ hızları. h.iyonlar ve elektronlar için zıt yönlere sahiptir, yani sürüklenme akımları ortaya çıkar. Burada, söz konusu kaymaların, manyetik alana dik kuvvetler nedeniyle tam olarak Larmor dairelerinin merkezlerinin yer değiştirmeleri (parçacıkların yer değiştirmelerinden çok da farklı olmayan) olduğunu vurgulamak gerekir. alan. Bir parçacık sistemi (plazma) için böyle bir fark önemlidir. Örneğin, parçacık tempo-pa'sı koordinatlara bağlı değilse, o zaman plazma içinde parçacık akışı yoktur (manyetik alanın Maxwell alanını etkilemediği gerçeğine tam olarak uygun olarak), ancak bir akış vardır Manyetik alan ise merkezlerin sayısı. alan homojen değildir (gradyan ve merkezkaç sürüklenme akımları).

Pirinç. 4. Plazmanın toroidal bir tuzakta sürüklenmesi. toroidal bir manyetik tuzakta plazma hapsi. Yatay olarak yerleştirilmiş bir torustaki gradyan ve merkezkaç sürüklenmeleri, dikey sürüklenme akımlarına, yük ayrımına ve plazma polarizasyonuna neden olur (Şekil 4). Ortaya çıkan elektrik alan, tüm plazmayı torusun dış duvarına doğru hareket etmeye zorlar (sözde toroidal sürüklenme). Aydınlatılmış.: Frank-Kamenetsky D. A., Plazma - maddenin dördüncü durumu, 2. baskı, M., 1963: Braginsky S. I., Plazmadaki olaylar, içinde: Plazma teorisinin soruları, v. 1, M., 1063: O Raevsky V.N., Yeryüzünde ve Uzayda Plazma, K., 1980. S. S. Moiseev.

Fiziksel ansiklopedi. 5 cilt halinde. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. Genel Yayın Yönetmeni A. M. Prokhorov. 1988 .

Diğer sözlüklerde “YÜKLÜ PARÇACIKLARIN SÜRÜKLENMESİ” nin ne olduğuna bakın:

Yüklü parçacıkların (elektronlar, iyonlar vb.) ortamdaki yavaş (termal hareketle karşılaştırıldığında) yönlendirilmiş hareketi dış etkiörneğin elektrik alanları. * * * YÜKLÜ PARÇACIKLARIN SÜRÜKLENMESİ YÜKLÜ PARÇACIKLARIN SÜRÜKLENMESİ, yavaş (... ansiklopedik sözlük

Yüklü parçacıkların (elektronlar, iyonlar vb.) dış etki altındaki bir ortamda yavaş (termal hareketle karşılaştırıldığında) yönlendirilmiş hareketi, ör. elektrik alanları... Büyük Ansiklopedik Sözlük

yüklü parçacıkların sürüklenmesi- - [A.S. Goldberg. İngilizce-Rusça enerji sözlüğü. 2006] Konular: genel olarak enerji TR yüklü parçacık sürüklenmesi ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

Ana harekete eklenen çeşitli nedenlerin etkisi altında yüklü parçacıkların nispeten yavaş yönlendirilmiş hareketi. Yani örneğin geçerken elektrik akımı elektronlar iyonize bir gazın içinden geçiyor, hızlarına ek olarak... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi

Yüklü parçacıkların (elektronlar, iyonlar vb.) dış koşullar altında bir ortamda yavaş (termal hareketle karşılaştırıldığında) yönlendirilmiş hareketi. örneğin etki elektrik alanlar... Doğal bilim. ansiklopedik sözlük

Elektrik ve manyetik alanlarda, parçacıkların bu alanların kuvvetlerinin etkisi altında uzaydaki hareketi. Plazma parçacıklarının hareketleri aşağıda ele alınmaktadır, ancak bazı hükümler plazma için de geneldir. katılar(metaller, yarı iletkenler). Ayırt etmek... ... Fiziksel ansiklopedi

- (Hollanda sürüklenmesi). 1) Geminin doğru yoldan sapması. 2) hareket yönü ile geminin ortası arasındaki açı; geminin tasarımına bağlıdır. 3) Geminin yelkenler altındaki konumu, gemi hafifçe eğilerek yerinde kalacak şekilde konumlandırılmıştır... ... Sözlük yabancı kelimeler Rus Dili

Yoğunluğun konulacağı kısmen veya tamamen iyonize gaz. ve inkar et. suçlamalar neredeyse aynı. Güçlü bir şekilde ısıtıldığında su buharlaşarak gaza dönüşür. Sıcaklığı daha da artırırsanız termal süreç keskin bir şekilde yoğunlaşacaktır... ... Fiziksel ansiklopedi

Mıknatıs konfigürasyonları alanlar yetenekli uzun zamanşarjı tut sınırlı bir hacimde parçacıklar veya plazma. Doğal M. l. örneğin manyetiktir. Dünya'nın plazmayı yakalayan alanı Güneş rüzgarı ve onu radyasyon şeklinde tutuyor. Dünyanın katmanları... ... Fiziksel ansiklopedi

Plazmadaki SÜREÇLER, plazma parametrelerinin uzaysal dağılımlarının eşitlenmesine yol açan dengesiz süreçlerdir: konsantrasyonlar, ortalama kütle hızı ve elektronların ve ağır parçacıkların kısmi sıcaklıkları. Nötr parçacıkların P.p.'sinden farklı olarak... Fiziksel ansiklopedi

3 numaralı ders.
Düzgün olmayan bir manyetik alanda hareket. Sürüklenme yaklaşımı - uygulanabilirlik koşulları, sürüklenme hızı. Düzgün olmayan bir manyetik alanda sürüklenir. Adyabatik değişmez. Çapraz elektrik ve manyetik alanlarda hareket. Genel dava herhangi bir güç ve manyetik alanın çapraz alanları.
III. Sürüklenme hareketi yüklü parçacıklar
§3.1. Çapraz homojen alanlarda hareket.
Yüklü parçacıkların çapraz alanlardaki hareketini ele alalım.
sürüklenme yaklaşımında. Sürüklenme yaklaşımı, parçacık hızlarının yönünden bağımsız olarak aynı türdeki tüm parçacıklar için aynı olan belirli bir sabit sürüklenme hızını tanımlamak mümkünse uygulanabilir:
, Nerede
- sürüklenme hızı. Bunun yüklü parçacıkların çapraz hareketler için yapılabileceğini gösterelim.
alanlar. Daha önce gösterildiği gibi manyetik alan, parçacıkların manyetik alan yönündeki hareketini etkilemez. Bu nedenle, sürüklenme hızı yalnızca manyetik hıza dik olarak yönlendirilebilir, yani:
, Ve
, Nerede
. Hareket denklemi:
(GHS'de çarpanı hala yazıyoruz). Daha sonra hızın enine bileşeni için:
genişlemeyi sürüklenme hızı cinsinden değiştiririz:
yani
. Bu denklemi her bileşen için iki ile değiştirelim ve dikkate alalım.
yani,
sürüklenme hızı denklemini elde ederiz:
. Manyetik alanla vektörel olarak çarpıldığında şunu elde ederiz:
. Kuralı dikkate alarak şunu elde ederiz:
, Neresi:

- sürüklenme hızı. (3.1)

.
Sürüklenme hızı, yükün işaretine ve kütleye bağlı değildir; Plazma bir bütün olarak değişir. İlişkiden (3.1) açıkça görüldüğü gibi
sürüklenme hızı ışık hızından daha büyük hale gelir ve dolayısıyla anlamını kaybeder. Ve mesele, göreceli düzeltmeleri dikkate almanın gerekli olması değil. Şu tarihte:
sürüklenme yaklaşımı koşulu ihlal edilecektir. Yüklü parçacıkların manyetik alanda sürüklenmesi için sürüklenme yaklaşımının koşulu, sürüklenmeye neden olan kuvvetin etkisinin, parçacığın manyetik alan içinde dönüş periyodu sırasında önemsiz olması gerektiğidir; yalnızca bu durumda sürüklenme hızı, sürekli ol. Bu koşul şu şekilde yazılabilir:
buradan sürüklenme hareketinin uygulanabilirliği koşulunu elde ederiz.
alanlar:
.

Belirlemek için olası yörüngeler yüklü parçacıklar
alanlar, dönme hızı bileşeni için hareket denklemini göz önünde bulundurun :
, Neresi
. Uçağa izin ver ( X,sen) manyetik alana diktir. Vektör frekansla döner
(elektron ve iyon farklı yönlerde döner) düzlemde ( X,sen), modülde sabit kalır.

Eğer parçacığın başlangıç ​​hızı bu dairenin içine düşerse, parçacık bir episikloid boyunca hareket edecektir.

Alan 2. Denklemin verdiği daire
, bir sikloide karşılık gelir. Vektörü döndürürken her periyotta hız vektörü orijinden geçecektir, yani hız sıfıra eşit olacaktır. Bu momentler sikloidin tabanındaki noktalara karşılık gelir. Yörünge, yarıçaplı bir tekerleğin jantında bulunan bir nokta tarafından tanımlanana benzer
. Sikloidin yüksekliği yani parçacığın kütlesiyle orantılı olduğundan iyonlar elektronlardan çok daha yüksek bir sikloid boyunca hareket edeceklerdir; bu da Şekil 3.2'deki şematik gösterime karşılık gelmez.

Alan 3.Çemberin dışında kalan alan
, yüksekliği ilmekli (hiposikloid) bir trokoide karşılık gelir
. Döngüler eşleşiyor negatif değerler hız bileşenleri parçacıklar ters yönde hareket ettiğinde.

HAKKINDA alan 4: Nokta
(
) düz bir çizgiye karşılık gelir. Eğer bir parçacık fırlattıysanız Başlangıç ​​hızı
o zaman elektrik ve manyetik kuvvetin gücü zamanın her anında dengelenir, böylece parçacık doğrusal olarak hareket eder. Tüm bu yörüngelerin yarıçaplı bir tekerlek üzerinde bulunan noktaların hareketine karşılık geldiği düşünülebilir.
bu nedenle tüm yörüngeler için boylamsal uzaysal periyot
. Periyod boyunca
Tüm yörüngeler için, elektrik ve manyetik alanların etkilerinin karşılıklı telafisi meydana gelir. Parçacığın ortalama kinetik enerjisi sabit kalır
. Şunu bir kez daha belirtmekte fayda var

Yukarıda çıkarılan tüm sonuçlar, bunun yerine doğrudur. Elektrik gücü
keyfi güç kullanmak , parçacık üzerinde etkili olan ve
. Keyfi bir kuvvet alanında sürüklenme hızı:

(3.2)

ücrete bağlıdır. Örneğin, yer çekimi gücü
:
- yerçekimsel sürüklenmenin hızı.

§3.2. Düzgün olmayan bir manyetik alanda yüklü parçacıkların sürüklenme hareketi.

Manyetik alan uzayda yavaşça değişiyorsa, o zaman içinde hareket eden bir parçacık, yavaş yavaş değişen bir Larmor yarıçapıyla manyetik alan çizgisinin etrafında dolanarak birçok Larmor dönüşü yapacaktır. Parçacığın hareketini değil, onun anlık dönme merkezinin, sözde öncü merkezinin hareketini düşünebiliriz. Bir parçacığın hareketinin öncü bir merkezin hareketi olarak tanımlanması, yani. Bir dönüş sırasında Larmor yarıçapındaki değişiklik Larmor yarıçapının kendisinden önemli ölçüde azsa sürüklenme yaklaşımı uygulanabilir. Alan değişiminin karakteristik uzaysal ölçeği Larmor yarıçapını önemli ölçüde aşarsa bu koşul açıkça karşılanacaktır:
, şu duruma eşdeğerdir:
. Açıkçası, bu koşul ne kadar iyi karşılanırsa daha büyük değer Larmor yarıçapı manyetik alan gücüyle ters orantılı olarak azaldığı için manyetik alan gücü. Homojen olmayan manyetik alanlardaki yüklü parçacıkların birçok hareketi onlara indirgenebileceğinden, genel ilgi çekici bazı durumları ele alalım.

Yüklü bir parçacığın manyetik alan içinde, manyetik alanın düzgün ve aynı yönde olduğu, ancak manyetik alanın sağına ve soluna sıçrayarak hareketi problemini ele alalım. farklı boyutlar(bkz. Şekil 3.5), olsun H 2 > H 1 . Bir parçacık hareket ettiğinde Larmor çemberi şok düzlemiyle kesişir. Yörünge, değişken Larmor yarıçapına sahip Larmor dairelerinden oluşur ve bunun sonucunda parçacık şok düzlemi boyunca "sürüklenir". Şekil 3.5'ten görülebileceği gibi sürüklenme, manyetik alanın yönüne ve eğimine diktir ve zıt yüklü parçacıklar farklı yönlere doğru sürüklenir. Basit olması açısından parçacığın şok düzlemini normal boyunca kesmesine izin verin. Sonra zamanla toplamına eşit Larmor yarım döngüleri

Şekil 3.5. Manyetik alanda bir sıçrama ile sınırda gradyan kayması.

sol ve sağdaki alan için: parçacık bu düzlem boyunca belirli bir uzunlukta yer değiştirir . Sürüklenme hızı şu şekilde tanımlanabilir: . Nerede  H H 2  H 1 - manyetik alan sıçramasının büyüklüğü ve  H H 2 + H 1  - ortalama değeri.

Sürüklenme ayrıca belirli bir düzlemin solundaki ve sağındaki manyetik alanın büyüklüğü değişmeyip yönü değiştiğinde de meydana gelir (bkz. Şekil 3.6). Sınırın solunda ve sağında, parçacıklar aynı yarıçaptaki Larmor dairelerinde dönerler, ancak ters yön rotasyon. Sürüklenme, Larmor dairesi arayüz düzlemiyle kesiştiğinde meydana gelir. Parçacığın katman düzlemini normal boyunca kesmesine izin verin, ardından Larmor dairesi boyunca "kesilmelidir"

Şekil 3.6. Manyetik alanın yönünü değiştirirken gradyan kayması

dikey çap ve ardından sağ yarıŞekil 3.6'da gösterildiği gibi elektron için yukarıya, iyon için aşağıya doğru yansıtılmalıdır. Bu durumda Larmor döneminde katman boyunca yer değiştirme açıkça iki Larmor çapı kadardır, dolayısıyla bu durum için sürüklenme hızı şöyledir: .

§3.3. Doğru akım manyetik alanında sürüklenme.
Düzgün olmayan bir manyetik alanda yüklü parçacıkların sürüklenmesi düz iletken akım öncelikle manyetik alanın akıma olan mesafeyle ters orantılı olması gerçeğiyle ilişkilidir, bu nedenle içinde hareket eden yüklü bir parçacığın gradyan kayması olacaktır. Ayrıca sürüklenme, manyetik alan çizgilerinin eğriliğiyle de ilişkilidir. Bu kuvvetin sürüklenmeye neden olan iki bileşenini ele alalım ve buna göre sürüklenmenin iki bileşenini elde edelim.
madde 3.3.1. Diyamanyetik (gradyan) kayma.
Gradyan kaymasının mekanizması, parçacığın farklı dönme yarıçaplarına sahip olmasıdır. farklı noktalar yörüngeler: zamanın bir kısmını daha güçlü bir alanda, bir kısmını daha zayıf alan. Dönme yarıçapının değiştirilmesi sürüklenmeye neden olur (Şekil 3.7). Bir alan çizgisi etrafında dönen yüklü bir parçacık şöyle düşünülebilir: manyetik dipol eş değer dairesel akım. Gradyan kayma hızının ifadesi şu şekilde elde edilebilir: ünlü ifade düzgün olmayan bir alanda manyetik dipol üzerine etki eden kuvvet için:
- manyetik dipolü dışarı iten diyamanyetik kuvvet güçlü alan, Nerede
,
, Nerede manyetik alana enine bileşen kinetik enerji parçacıklar. Gösterildiği gibi manyetik alan için aşağıdaki ilişki geçerlidir:
, Nerede R cr- kuvvet çizgisinin eğrilik yarıçapı, - birim vektör normaller.

Diyamanyetik (gradyan) sürüklenmenin hızı, burada - alan çizgisine göre binormal. Binormal boyunca sürüklenmenin yönü elektronlar ve iyonlar için farklıdır.

>> Cilt 6 >> Bölüm 29. Elektrik ve manyetik alanlarda yüklerin hareketi

Çapraz elektrik ve manyetik alanlarda hareket

Şu ana kadar sadece elektrik veya sadece manyetik alanda bulunan parçacıklardan bahsettik. Ama orada ilginç etkiler her iki alanın eşzamanlı eyleminden kaynaklanır. Düzgün bir B manyetik alanı ve ona dik açılarla yönlendirilmiş bir elektrik alanı E olsun, bu durumda B alanına dik olarak uçan parçacıklar, Şekil 2'de gösterilene benzer bir eğri boyunca hareket edeceklerdir. 29.18. (Bu düz eğri ve Olumsuz spiral.) Niteliksel olarak bu hareketi anlamak zor değil. Pozitif olarak kabul ettiğimiz bir parçacık E alanı yönünde hareket ederse hız kazanır ve manyetik alan onu daha az büker. Ve bir parçacık E alanına karşı hareket ettiğinde hızını kaybeder ve manyetik alan tarafından giderek daha fazla bükülür. Sonuç (ExB) yönünde bir “sürüklenmedir”.

Böyle bir hareketin aslında bir süperpozisyon olduğunu gösterebiliriz. düzenli hareket hızlı v d= e/ B ve dairesel, yani Şekil 2'de. 29.18 basit bir sikloidi göstermektedir. Sağa doğru sabit bir hızla hareket eden bir gözlemci düşünün. Onun referans çerçevesinde manyetik alanımız yeni bir manyetik alana dönüşüyor artı elektrik alanı aşağıya doğru yönlendirilir. Hızı, toplam elektrik alanı sıfıra eşit olacak şekilde seçilirse, gözlemci elektronun bir daire içinde hareket ettiğini görecektir. Yani hareket ki Biz olacağını görüyoruz dairesel bir hareketle artı sürüklenme hızıyla aktarım v d= e/ B. Elektronların çapraz elektrik ve manyetik alanlardaki hareketi, magnetronların, yani mikrodalga radyasyonunun üretiminde kullanılan osilatörlerin temelini oluşturur.

Daha çok var ilginç örnekler parçacıkların elektrik ve manyetik alanlardaki hareketleri (örneğin, hapsolmuş elektronların veya protonların yörüngeleri) radyasyon kemerleri V üst katmanlar stratosfer, ancak ne yazık ki şu anda bu sorunlarla ilgilenecek yeterli zamanımız yok.