®á¥á¨¬¬¥âà¨ç-®¬ ¯à®¡ª®âà®-¥ ¯à¥¤áâ ¢«ï¥â ᮡ®© ¯®¢¥àå-®áâì ¢à - é¥-¨ï, ®¡à §®¢ --ãî ¢à é¥-¨¥¬ ᨫ®¢®© «¨-¨¨ ¢®ªà㣠®á¨ ¯à®¡ª®- âà®- .
—⮡ë - ©â¨ ¤à¥©ä®¢ãî ®¡®«®çªã ¢ ®¡é¥¬ á«ãç ¥, -¥ ®¡ï§ ⥫ì-® à¥è âì ¤à¥©ä®¢ë¥ ãà ¢-¥-¨ï ¤¢¨¦¥-¨ï. •®í⮬㠢-®¢ì ®¡à ⨬áï ª ãà ¢-¥-¨ï¬ ¤¢¨¦¥-¨ï ¢ -ã«¥¢®¬ ¯à¨¡«¨¦¥-¨¨ ¯® ¯ à ¬¥âàã e, -® â¥- ¯¥àì ¢ª«î稬 ¢ -¨å í«¥ªâà¨ç¥áª®¥ ¯®«¥:
R = vqh; |
d |
|
mv2 |
m = 0: |
||
|
|
|
= eEqvq; |
|||
dt |
2 |
|||||
_ |
|
_ |
•à¥®¡à §ã¥¬ í⨠ãà ¢-¥-¨ï ª £ ¬¨«ìâ®-®¢®© ä®à¬¥.
•¥à¢®¥ ãà ¢-¥-¨¥ § ¯¨è¥¬ ¢ ¢¨¤¥
s_ = vq;
£¤¥ s | ª®®à¤¨- â ¢¤®«ì ᨫ®¢®© «¨-¨¨. ‚® ¢â®à®¬ ãà ¢-¥-¨¨ ãç⥬, çâ®
|
|
|
d |
|
v2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= vqvq + v |
v |
|
; |
|||
|
|
|
dt |
2 |
|
|||||||
|
|
|
|
_ |
? _? |
|
||||||
v |
v |
¢ëà §¨¬ ¨§ âà¥â쥣® ãà ¢-¥-¨ï m = 0: |
||||||||||
|
? _? |
|
|
|
|
|
_ |
|
|
|
||
|
|
|
v |
|
v |
= |
1 |
v2 B=B: |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
? _? |
2 ? _ |
|
|
|
||||
„ «¥¥ § ¬¥â¨¬, çâ® ¢ -ã«¥¢®¬ ¯à¨¡«¨¦¥-¨¨ |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¶B |
|
|
|
|
|
B_ = vq ÑB = vq ¶s |
: |
’ ª¨¬ ®¡à §®¬, ¨§ ãà ¢-¥-¨ï á®åà -¥-¨ï í-¥à£¨¨ - 室¨¬
mv |
qvq = eEqvq |
− |
vq |
m |
¶B |
: |
_ |
|
¶s |
‚¢®¤ï ¯à®¤®«ì-ë© ¨¬¯ã«ìá pq = mvq ¨ äã-ªæ¨î
s
y = −Z Eq ds
®ª®-ç ⥫ì-® ¯®«ã稬
p = −e ¶y − m ¶B: _q ¶s ¶s
(8.1)
(8.2)
60
‹¥£ª® ã¡¥¤¨âìáï, çâ® ãà ¢-¥-¨ï (8.1) ¨ (8.2) £ ¬¨«ìâ®-®¢ë. „¥©á⢨- ⥫ì-®, ¨å ¬®¦-® ¯¥à¥¯¨á âì ¢ ¢¨¤¥
s = |
∂H ; |
|
|
||
_ |
|
∂pq |
|
|
|
_ |
|
∂H |
|
|
|
= − ∂s ; |
|
|
|||
pq |
|
|
|
|
|
£¤¥ |
|
|
|
|
|
|
|
pq2 |
|
|
|
H (s; pq ) = |
|
+ eψ + μB |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
2m |
|
|
|
¥áâì £ ¬¨«ìâ®-¨ - ®¤-®¬¥à-®© á¨á⥬ë, ᮮ⢥âáâ¢ãî饩 ª®«¥¡ -¨- |
|
||||
ï¬ ç áâ¨æë ¢¤®«ì ᨫ®¢®© «¨-¨¨ ¬¥¦¤ã â®çª ¬¨ ®áâ -®¢ª¨. |
|
||||
•à¥¤áâ ¢¨¬ ⥯¥àì, çâ® £ ¬¨«ìâ®-¨ - ¬¥¤«¥--® ¨§¬¥-ï¥âáï á® ¢à¥- |
|
||||
¬¥-¥¬ ¢á«¥¤á⢨¥ ¨§¬¥-¥-¨ï í«¥ªâà¨ç¥áª®£® ¨ ¬ £-¨â-®£® ¯®«¥©: H = |
|
||||
H (s; pq; t). ýŒ¥¤«¥--®áâìþ ®§- ç |
¥â, çâ® å à ªâ¥à-®¥ ¢à¥¬ï ¨§¬¥-¥-¨ï |
|
|||
T ¢¥«¨ª® ¯® áà ¢-¥-¨î á ¯¥à¨®¤®¬ ¯à®¤®«ì-ëå ª®«¥¡ -¨©: |
|
||||
T `=v: |
|
|
|||
’®£¤ , ª ª ¨§¢¥áâ-® ¨§ ¬¥å -¨ª¨, á®åà -ï¥âáï ¤¨ ¡ â¨ç¥áª¨© ¨-¢ - |
|
||||
ਠ-â |
|
|
|
|
H 16.10.98 |
Iq = Z vq ds = Z p2m(H − eψ − μB)ds : |
|
||||
…£® - §ë¢ î⠯த®«ì-ë¬ ¤¨ |
¡ â¨ç¥áª¨¬ ¨-¢ ਠ|
-⮬. |
N |
||
—â®¡ë ¯®ïá-¨âì, ª ª ¯®«ì§®¢ âìáï ¯®«ãç¥--ë¬ ¢ëà ¦¥-¨¥¬ ¤«ï |
|
||||
¯à®¤®«ì-®£® ¤¨ ¡ â¨ç¥áª®£® ¨-¢ ਠ-â , á- ç « |
à áᬮâਬ á«ã- |
|
|||
ç ©, ª®£¤ ¨§¬¥-¥-¨¥ ¢® ¢à¥¬¥-¨ ψ ¨ B á¢ï§ -® á -¥áâ 樮- à-®áâìî |
|
||||
§ ¤ ç¨. Ž¡®§- 稢 ⥪ã饥 §- ç¥-¨¥ £ ¬¨«ìâ®-¨ - |
ç¥à¥§ ε (íâ® ¯à®- |
|
áâ® ¥áâì ¢¥«¨ç¨- í-¥à£¨¨ ç áâ¨æë), § ¬¥â¨¬, çâ®
Iq = Iq (ε; μ; t):
‘®®â¢¥âá⢥--® ãá«®¢¨¥ Iq = const ¯®§¢®«ï¥â - ©â¨, ª ª ¬¥-ï¥âáï á® ¢à¥¬¥-¥¬ í-¥à£¨ï ç áâ¨æë ε = ε(Iq; μ; t), ¥á«¨ ¨§¢¥áâ-ë §- ç¥-¨ï ¤¨ - ¡ â¨ç¥áª¨å ¨-¢ ਠ-⮢ μ ¨ Iq.
•®«¥¥ ¢ ¦-ë¬ ï¢«ï¥âáï ¤à㣮¥ ¯à¨¬¥-¥-¨¥ Iq . Ž-® ¯®§¢®«ï¥â - ©- ⨠¤à¥©ä®¢ãî ®¡®«®çªã ¢ á«ãç ¥, ª®£¤ ¬ £-¨â-®¥ ¯®«¥ -¥ ®¡« ¤ ¥â ªá¨ «ì-®© ᨬ¬¥âਥ© (- ¯à¨¬¥à, ¥á«¨ ª âã誨 ᯫîá-ãâë).
61
•ãáâì ¯®«ï áâ 樮- à-ë, â ª çâ® ε = const, -® ⥯¥àì ãç⥬, çâ® ¢ १ã«ìâ ⥠¤à¥©ä ç áâ¨æ ¯¥à¥å®¤¨â á ®¤-®© ᨫ®¢®© «¨-¨¨ - ¤àã- £ãî, ¨ íâ® ¯à¨¢®¤¨â ª ¨§¬¥-¥-¨î ¢® ¢à¥¬¥-¨ ψ ¨ B. Œ®¦-® § ¯¨á âì, çâ®
ψ = ψ(x; y; s); B = B(x; y; s);
£¤¥ x, y | ª®®à¤¨- âë ¯¥à¥á¥ç¥-¨ï ᨫ®¢®© «¨-¨¨ á -¥ª®â®à®© ¯«®á- ª®áâìî (¢ë¡®à ¯«®áª®á⨠§ ¢¨á¨â ⮫쪮 ®â á®®¡à ¦¥-¨© 㤮¡á⢠). ’®£¤
Iq = Iq(ε; μ; x; y);
¨ ãá«®¢¨¥ á®åà -¥-¨ï Iq ¤ ¥â § ¢¨á¨¬®áâì y ®â x, â.¥. ä®à¬ã á¥ç¥-¨ï ¤à¥©ä®¢®© ®¡®«®çª¨ ¢ë¡à --®© ¯«®áª®áâìî xy. •à¨ í⮬, ¯à ¢¤ , á«¥- ¤ã¥â ã¡¥¤¨âìáï, çâ® å à ªâ¥à-®¥ ¢à¥¬ï ¨§¬¥-¥-¨ï á।-¨å (§ ¯¥à¨®¤ ¯à®¤®«ì-ëå ª®«¥¡ -¨©) §- ç¥-¨© ψ ¨ B ¢¥«¨ª® ¯® áà ¢-¥-¨î á `=v. •â®
¤¥©á⢨⥫ì-® â ª, ¯®áª®«ìªã `=vdr `=εv.
• ª®-¥æ, 㯮¬ï-¥¬ ® âà¥â쥬 ¤¨ ¡ â¨ç¥áª®¬ ¨-¢ ਠ-⥠”. •à¥¤áâ ¢¨¬, çâ® ¢ ¯à¥¤ë¤ã饩 § ¤ ç¥ â¥¯¥àì ¥éñ ψ ¨ B ¬¥¤«¥--® ¨§¬¥-повбп ¢® ¢а¥¬¥-¨, ¯а¨з¥¬ е а ªв¥а-®¥ ¢а¥¬п ¨§¬¥-¥-¨п §- з¨- в¥«м-® ¡®«ми¥, з¥¬ `=vdr. •à¨ í⮬ í-¥à£¨ï ε ¡®«¥¥ -¥ á®åà -ï¥âáï, -® ®áâ ¥âáï ¯®áâ®ï--ë¬ -®¢ë© ¤¨ ¡ â¨ç¥áª¨© ¨-¢ ਠ-â, à ¢-ë© ¬ £- -¨â-®¬ã ¯®â®ªã, ¯à®å®¤ï饬㠢-ãâਠ¤à¥©ä®¢®© ®¡®«®çª¨:
” = Z B dS :
Sdr
…£® á®åà -¥-¨¥ ¯®§¢®«ï¥â - ©â¨ § ¢¨á¨¬®áâì í-¥à£¨¨ ®â ¢à¥¬¥-¨ ε(t), â ª ª ª ¯®â®ª ” ¥áâì äã-ªæ¨ï âà¥å ¢¥«¨ç¨- ε, μ ¨ Iq , ¯®á«¥¤-¨¥ ¤¢¥ ¥áâì ¤¨ ¡ â¨ç¥áª¨¥ ¨-¢ ਠ-âë, ¢¥«¨ç¨- ª®â®àëå â ª¦¥ -¥¨§¬¥-- .
‹¨â¥à âãà : [1, x2.3].
I Задача 8.1
В «катушке Гельмгольца» расстояние между витками с током равно их
диаметру. Вычислить пробочное отношение на оси.
H 16.10.98
I Задача 8.2
В пробочном магнитном поле захвачен пучок заряженных частиц, имеющих одинаковое значение энергии и питч-угла. По какому закону изменяется плотность пучка вдоль силовой линии, если известно, что пучок
62
отражается в точке, где B = B? , а плотность пучка в минимуме поля B0
равна n0?
N
I Задача 8.3
Найти форму конуса потерь в случае, когда в плазме имеется продольное электрическое поле. Для простоты принять, что потенциал ψ почти всюду равен ψ0 и лишь непосредственно вблизи магнитных пробок скач- ком обращается в нуль. В обычных условиях ψ0 > 0. Отдельно рассмотреть случай электронов и положительно заряженных ионов.
I Задача 8.4
Найти, за какое время протон с энергией 5ªн‚ совершит полный оборот вокруг Земли в е¸ магнитном поле. Рассмотреть случай, когда составляющая скорости вдоль магнитного поля равна нулю и протон стартует с силовой линии, максимальное удаление которой от центра Земли равно 20 000ª¬. Принять, что поле Земли создается диполем, расположенным в е¸ центре, а его величина равна 8 1010ƒá ¬3 .
I Задача 8.5
Электрон с энергией 1 í‚ движется в поле прямого тока I = 1 ªА на расстоянии r = 5 ᬠот проводника. Найти направление и величину дрейфовой скорости электрона, если его питч-угол равен 60 . На сколько увеличится расстояние r, если ток в проводнике медленно увеличить в два раза?
I Задача 8.6
(Механизм ускорения Ферми.) Протон из космических лучей захвачен в ловушку с пробочным отношением K = 5. В начальный момент энергия частицы равна W = 1 ªí‚, причем в минимуме магнитного поля θ = 45 . Пробки сближаются со скоростью V = 10 ª¬=ᥪ. До какой энергии разгонится протон, прежде чем покинет систему?
I Задача 8.7
Шарик движется со скоростью vq между двумя твердыми стенками, по- очередно упруго отскакивая от них. Стенки медленно сближаются, и расстояние между ними `(t) медленно уменьшается, так что за промежуток времени T между двумя последовательными отскоками оно уменьшается на величину ` vqT . Чему равен продольный адиабатический инвариант? Во сколько раз изменится скорость, если расстояние между стенками сократится вдвое?
63
I Задача 8.8
Во сколько раз изменится скорость в предыдущей задаче, если сближение стенок происходит неравномерно, так что в момент удара шарика в стенку е¸ скорость равна нулю? Объяснить, почему не сохраняется адиабатический инвариант, даже если ` vqT .
64
Лекция 9
Кинетическое уравнение с самосогласованным полем. Интеграл столкновений (на примере плазмы с Z 1).
H-теорема
• ¨¡®«¥¥ ¯®«-ë¬ ï¢«ï¥âáï ®¯¨á -¨¥ ¯« §¬ë á ¯®¬®éìî ª¨-¥â¨ç¥áª®- £® ãà ¢-¥-¨ï. ‚ ª¨-¥â¨ç¥áª®© ⥮ਨ ª ¦¤ë© á®àâ ç áâ¨æ ¢ ¯« §¬¥ å à ªâ¥à¨§ã¥âáï äã-ªæ¨¥© à á¯à¥¤¥«¥-¨ï
f = f (r; v; t):
”ã-ªæ¨ï f ®¯à¥¤¥«ï¥âáï â ª¨¬ ®¡à §®¬, çâ® ¢¥«¨ç¨- f (r; v; t) d3rd3v ¨¬¥¥â á¬ëá« ç¨á« ç áâ¨æ ¢ í«¥¬¥-â à-®¬ ®¡êñ¬ç¨ª¥ d3rd3v è¥áâ¨- ¬¥à-®£® ä §®¢®£® ¯à®áâà -á⢠; ¤à㣨¬¨ á«®¢ ¬¨, äã-ªæ¨ï à á¯à¥- ¤¥«¥-¨ï ¥áâì ¯«®â-®áâì ç áâ¨æ ¢ í⮬ ¯à®áâà -á⢥. ˜¥á⨬¥à-ë© ¢¥ªâ®à R6 = fx; y; z; vx; vy; vzg ï¥âáï à ¤¨ãá-¢¥ªâ®à®¬ ç áâ¨æë ¢ ä §®-
¢®¬ ¯à®áâà -á⢥, ¥£® ¯à®¨§¢®¤- ï ¯® ¢à¥¬¥-¨ V6 = fx; y; z; vx; vy; vzg
¨¬¥¥â á¬ëá« è¥á⨬¥à-®© ᪮à®áâ¨.
_ _ _ _ _ _
Žç¥¢¨¤-®, çâ® ¨-â¥£à « ¯® ¢á¥¬ã ®¡êñ¬ã ¯« §¬ë ¨ ¯® ¢á¥¬ ᪮à®- áâï¬ à ¢¥- ¯®«-®¬ã ç¨á«ã ç áâ¨æ ¤ --®£® á®àâ N:
∞∞
N = Z d3r Z d3v f (r; v; t):
−∞ −∞
•«®â-®áâì ç áâ¨æ ¢ëà ¦ ¥âáï ç¥à¥§ äã-ªæ¨î à á¯à¥¤¥«¥-¨ï á«¥¤ãî- 騬 ®¡à §®¬:
∞
n = Z d3v f (r; v; t);
−∞
¯«®â-®áâì ⮪ à ¢-
∞
j = Z d3v f (r; v; t) v:
−∞
65
“à ¢-¥-¨¥, ª®â®à®¬ã ¯®¤ç¨-ï¥âáï äã-ªæ¨ï f , «¥£ª® ¢ë¢¥á⨠¯® - «®£¨¨ á ãà ¢-¥-¨¥¬ -¥¯à¥àë¢-®á⨠¤«ï ¯«®â-®á⨠ç áâ¨æ n(r; t) ¢ ®¡ëç-®¬ âàñ嬥à-®¬ ¯à®áâà -á⢥.
I Задача 9.1
Получить уравнение непрерывности для плотности частиц n, предполагая, что в каждой точке пространства r все частицы двигаются с одинаковой скоростью u.
Рис. 9.1. К выводу уравнения непрерывности
”ã-ªæ¨ï à á¯à¥¤¥«¥-¨ï f 㤮¢«¥- ⢮àï¥â è¥á⨬¥à-®¬ã ãà ¢-¥-¨î -¥- ¯à¥àë¢-®áâ¨, ¯®áª®«ìªã f | íâ® ¯«®â- -®áâì ç áâ¨æ ¢ è¥á⨬¥à-®¬ ä §®¢®¬ ¯à®áâà -á⢥:
|
¶ f |
+ div6(V6 f ) = 0: |
(9.1) |
|
|
|
|||||||||
|
¶t |
|
|
|
|||||||||||
‡¤¥áì ¢¢¥¤¥-® ®¡®§- ç¥-¨¥ |
|
|
|
|
|
||||||||||
div6(V6 f ) = |
¶ |
x f + |
¶ |
y f + |
¶ |
|
z f + |
¶ |
vx f + |
¶ |
vy f + |
¶ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
¶vz |
||||||||
|
|
¶x _ |
|
¶y _ |
¶z _ |
¶vx _ |
¶vy _ |
||||||||
ˆá¯®«ì§ãï ãà ¢-¥-¨ï ¤¢¨¦¥-¨ï |
|
|
|
|
|
||||||||||
_ |
_ |
|
m |
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|||
r = v; |
v = |
e |
E(r; t) + |
1 |
[v; B(r; t)] ; |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
«¥£ª® ¯à®¢¥à¨âì, çâ® div6 V6 = 0, , á«¥¤®¢ ⥫ì-®,
¶ f div6(V6 f ) = V6Ñ6 f = vÑ f + v ¶ :
_ v
I Задача 9.2
Доказать равенство
¶
¶v [v; B] = 0.
‚ë-®áï V6 ¨§-¯®¤ ®¯¥à â®à ¤¨ää¥- à¥-æ¨à®¢ -¨ï div6 ¢ ãà ¢-¥-¨¨ (9.1), ¯®«ã稬 ª¨-¥â¨ç¥áª®¥ ãà ¢-¥-¨¥:
¶t |
+ vÑ f + m |
E(r; t) + c |
[v; B(r; t)] ¶v = 0 |
: |
|||
¶ f |
|
e |
1 |
¶ f |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(9.2) |
|
66
‘âண® £®¢®àï, í«¥ªâà¨ç¥áª®¥ ¨ ¬ £-¨â-®¥ ¯®«ï ¢ ¯®«ãç¥--®¬ ãà ¢- -¥-¨¨ - àï¤ã á ¬¥¤«¥--® ¬¥-ïî饩áï (¢ ¯à®áâà -á⢥ ¨ ¢® ¢à¥¬¥-¨) ª®¬¯®-¥-⮩ ᮤ¥à¦ â â ª¦¥ ¬¨ªà®¯®«ï, ᮮ⢥âáâ¢ãî騥 á⮫ª-®- ¢¥-¨ï¬ ç áâ¨æ. Œ¨ªà®¯®«ï § ¬¥â-® ®â«¨ç-ë ®â -ã«ï - à ááâ®ï-¨ïå ¯®à浪 á।-¥£® à ááâ®ï-¨ï ¬¥¦¤ã ç áâ¨æ ¬¨. Ž¤- ª® ®¯¨á -¨¥ á¨- á⥬ë ç áâ¨æ ¯à¨ ¯®¬®é¨ äã-ªæ¨¨ à á¯à¥¤¥«¥-¨ï ¯à¥¤¯®« £ ¥â, çâ® ¢ «î¡®¬ ®¡êñ¬ç¨ª¥ d3rd3v è¥á⨬¥à-®£® ä §®¢®£® ¯à®áâà -á⢠ᮤ¥à- ¦¨âáï ¬-®£® ç áâ¨æ. •®í⮬ã ãà ¢-¥-¨¥ (9.2) б«¥¤г¥в гба¥¤-¨вм ¯® ®¡кс¬з¨ª ¬, ¢ª«оз ой¨¬ ¢ б¥¡п ¤®бв в®з-® ¬-®£® з бв¨ж. ‚ ¯¥а¢®¬ ¯а¨¡«¨¦¥-¨¨ ¤«п в ª®£® гба¥¤-¥-¨п ¤®бв в®з-® ¯а®бв® ¯а¥-¥¡а¥зм ¬¨ªа®¯®«¥¬. Žбв ¢игобп эба¥¤-оою з бвм н«¥ªва¨з¥бª®£® ¨ ¬ £-¨в- -®£® ¯®«¥© ¯а¨-пв® ¯®-¯а¥¦-¥¬г ®¡®§- з вм з¥а¥§ E ¨ B. •à¨ í⮬ ª¨-¥â¨ç¥áª®¥ ãà ¢-¥-¨¥ ä®à¬ «ì-® á®åà -ï¥â ᢮© ¢¨¤ (9.2), ®¤- ª® ®-® 㦥 -¥ ãç¨âë¢ ¥â íä䥪â á⮫ª-®¢¥-¨© ç áâ¨æ. ý‘।-¥¥þ ¯®«¥ - §ë¢ îâ á ¬®á®£« ᮢ --ë¬, â ª ª ª ®-® ¢ª«îç ¥â ¢ á¥¡ï ¯®«¥, á®- §¤ ¢ ¥¬®¥ ýá।-¥©þ ¯«®â-®áâìî § àï¤ ¨ ýá।-¨¬þ ⮪®¬ ¢ ¯« §¬¥. •â® ¯®«¥ ¯®¤ç¨-ï¥âáï ãà ¢-¥-¨ï¬ Œ ªá¢¥««
rotE = − |
1 |
|
∂B |
; |
|
|
div B = 0; |
(9.3) |
|
|
|
|
|
||||
c |
∂t |
4π |
|
|||||
rotB = |
1 |
|
∂E |
+ |
j; |
div E = 4πρ; |
(9.4) |
|
c |
|
∂t |
|
|||||
|
|
|
c |
|
|
£¤¥ |
|
|
|
|
|
ρ = å fa d3v; |
j = å v fa d3v; |
|
|||
|
a Z |
a Z |
|
||
¨-¤¥ªá `a' ®¡®§- ç |
¥â á®àâ ç áâ¨æ. Š¨-¥â¨ç¥áª®¥ ãà ¢-¥-¨¥ (9.2) á |
||||
á ¬®á®£« ᮢ --ë¬ ¯®«¥¬ - §ë¢ ¥âáï ãà ¢-¥-¨¥¬ ‚« |
ᮢ . |
||||
“à ¢-¥-¨¥ ‚« ᮢ |
¨¬¥¥â ¯à®á⮩ á¬ëá«. …᫨ |
∂ f |
|
®áâ ¢¨âì ¢ «¥¢®© |
|
∂t |
áâ®à®-¥, ¢á¥ ¤à㣨¥ ç«¥-ë ¯¥à¥-¥á⨠¢¯à ¢®, â® ãà ¢-¥-¨¥ ¬®¦-® ¨-â¥à¯à¥â¨à®¢ âì â ª: ¨§¬¥-¥-¨¥ f ¢ ¤ --®© â®çª¥ ¯à®áâà -á⢠¢ë- §¢ -® ¯à¨å®¤®¬ ¢ -¥ñ ç áâ¨æ ¨§ ¤à㣨å â®ç¥ª ¨ á ¤à㣨¬¨ ᪮à®áâﬨ:
∂ f |
= |
− |
r |
∂ f |
− |
v |
∂ f |
: |
∂t |
|
_ |
∂r |
_ |
∂v |
|
„àã£ãî ¨-â¥à¯à¥â æ¨î ãà ¢-¥-¨î (9.2) ¬®¦-® ¯à¨¤ âì, § ¬¥â¨¢,
çâ® ¥£® «¥¢ ï ç áâì á®áâ ¢«ï¥â ¯®«-ãî ¯à®¨§¢®¤-ãî ddtf , â.¥. ᪮à®áâì ¨§¬¥-¥-¨ï äã-ªæ¨¨ à á¯à¥¤¥«¥-¨ï f ¢ â®çª¥, ¤¢¨¦ã饩áï ¢¬¥á⥠á ç -
67
áâ¨æ¥©. „¥©á⢨⥫ì-®,
ddtf = [ f (r + dr; v + dv; t + dt) − f (r; v; t)]=dt
= [dt |
¶ f |
+ drÑ f + dv |
¶ f |
]=dt |
|||
|
¶ f |
¶t |
|
¶ f |
|
¶v |
|
= |
+ rÑ f + v |
: |
|
|
|||
|
¶t |
_ |
_ |
¶v |
|
|
|
“á«®¢¨¥ d f =dt = 0 ®§- ç ¥â, çâ® ¯®â®ª ç áâ¨æ ¢ ä §®¢®¬ ¯à®áâà -á⢥ -¥á¦¨¬ ¥¬; ª ª ¬ë ¢¨¤¥«¨, -¥á¦¨¬ ¥¬®áâì ¥áâì á«¥¤á⢨¥ ⮦¤¥á⢠div6 V6 = 0. Žâ¬¥â¨¬ - «®£¨î á £¨¤à®¤¨- ¬¨ç¥áª¨¬ ãà ¢-¥-¨¥¬ -¥- ¯à¥àë¢-®á⨠(16.11). …᫨ div u = 0, â®
¶n |
+ div(nu) = |
¶n |
+ uÑn = |
dn |
= 0: |
¶t |
¶t |
|
|||
dt |
•®¯ëâ ¥¬áï ⥯¥àì ãç¥áâì á⮫ª-®¢¥-¨ï ç áâ¨æ.
‘⮫ª-®¢¥-¨ï ¯à¨¢®¤ïâ ª ᪠窮®¡à §-®¬ã ¨§¬¥-¥-¨î ᪮à®áâ¨, ª®â®à®¥ ¢ ä §®¢®¬ ¯à®áâà -á⢥ ¢ë£«ï¤¨â ª ª ¯¥à¥¡à®á ç áâ¨æ ¨§ ®¤-
-®© â®çª¨ ä §®¢®£® ¯à®áâà -á⢠fr1; v1g ¢ ¤àã£ãî fr2; v2g, ¯à¨çñ¬ r1 = r2. ’ ª¨¥ ¯¥à¥áª®ª¨ ¬®¦-® ®¯¨á âì, ¤®¡ ¢¨¢ ¢ ¯à ¢ãî ç áâì ãà ¢- -¥-¨ï ‚« ᮢ (9.2) ¤®¯®«-¨â¥«ì-ë© ç«¥-
d fa |
= åStab; |
(9.5) |
|
dt |
|||
b |
|
||
|
|
£¤¥ á㬬¨à®¢ -¨¥ ¨¤ñâ ¯® ¢á¥¬ á®àâ ¬ ç áâ¨æ, ®â¤¥«ì-®¥ á« £ ¥¬®¥
Stab - §ë¢ ¥âáï ¨-â¥£à «®¬ á⮫ª-®¢¥-¨© ç áâ¨æ á®àâ |
`a' á ç áâ¨æ - |
¬¨ á®àâ `b'. ˆ-â¥£à « á⮫ª-®¢¥-¨© ¨¬¥¥â á¬ëá« ç¨á« |
ç áâ¨æ, ª®â®- |
ал¥ ¯®п¢«повбп (¨бз¥§ ов) ¢ ¥¤¨-¨жг ¢а¥¬¥-¨ ¢ ¥¤¨-¨ж¥ и¥бв¨¬¥а- -®£® ®¡кс¬ д §®¢®£® ¯а®бва -бв¢ .
Œë ®£à -¨ç¨¬áï ¢ë¢®¤®¬ ¨-â¥£à « á⮫ª-®¢¥-¨© ¤«ï «®à¥-楢- ᪮© ¯« §¬ë. ’ ª ¯à¨-ïâ® - §ë¢ âì ¯« §¬ã, á®áâ®ïéãî ¨§ í«¥ªâà®-®¢ ¨ ¡¥áª®-¥ç-® âï¦ñ«ëå 宫®¤-ëå ¨®-®¢ á § à冷¬ Z 1. •à¨ Z 1 à á- á¥ï-¨¥¬ í«¥ªâà®-®¢ - í«¥ªâà®- å ¬®¦-® ¯à¥-¥¡à¥çì ¯® áà ¢-¥-¨î á ¨å à áá¥ï-¨¥¬ - ¨®- å.
• áᬮâਬ â®çªã v ¢ ¯à®áâà -á⢥ ᪮à®á⥩ ¨ ®¡êñ¬ç¨ª d3v ¢ ®ªà¥áâ-®á⨠í⮩ â®çª¨ (à¨á. 9.2). •à¨ à áá¥ï-¨¨ ç áâ¨æë ¢ë¡ë¢ - îâ ¨§ í⮣® ®¡êñ¬ç¨ª , â ª¦¥ ¯®¯ ¤ îâ ¢ -¥£® ¨§ ¤àã£¨å ®¡« á⥩ ¯à®áâà -á⢠᪮à®á⥩. • ©¤ñ¬ ¢¥à®ïâ-®áâì
dw = w(v; v0) d3v0;
68
á ª®â®à®© ç áâ¨æ , ¨¬¥¢è ï ᪮à®áâì v, ¢ १ã«ìâ ⥠à áá¥ï-¨ï ¯à¨- ®¡à¥âñâ ᪮à®áâì v0 ¨ ¯®¯ ¤ñâ ¢ ®¡êñ¬ç¨ª d3v0. ’ ª ª ª à áá¥ï-¨¥ - ¡¥áª®-¥ç-® âï¦ñ«ëå ¨®- å ï¥âáï ã¯à㣨¬, ¡á®«îâ- ï ¢¥«¨ç¨- ᪮à®á⨠-¥ ¬¥-ï¥âáï, v0 = v. “çâñ¬ íâ®â ä ªâ, ¢ ï¢-®¬ ¢¨¤¥ ¢ë¤¥«¨¢ ¢ w ¤¥«ìâ -äã-ªæ¨î
w(v; v0) = w(v; θ) δ(v |
− |
v0)=v2 |
; |
(9.6) |
|
|
|
|
£¤¥ θ | 㣮« à áá¥ï-¨ï. ’ ª ª ª ¯à¨ à áá¥ï-¨¨ ¨§¬¥-ï¥âáï ⮫쪮 - ¯à ¢«¥-¨¥ ᪮à®áâ¨ í«¥ªâà®- , ¤®áâ â®ç-® ¢ëç¨á«¨âì ¢¥à®ïâ-®áâì
н«¥ªва®-г а бб¥пвмбп ¢ § ¤ --л© в¥«¥б-л© г£®« dΩ = sin θ dθ dϕ, ª®â®- àë© á¢ï§ - á d3v0 á®®â-®è¥-¨¥¬ d3v0 = v02 dv0 dΩ. •âã ¢¥à®ïâ-®áâì «¥£ª®
á¢ï§ âì á ¤¨ää¥à¥-æ¨ «ì-ë¬ á¥ç¥-¨¥¬ à |
áá¥ï-¨ï ¢ ⥫¥á-ë© ã£®« dΩ. |
Œë §- |
¥¬ (á¬. (4.3)), çâ® ç áâ¨æ á |
§ à冷¬ Z1e, - «¥â îé ï ᮠ᪮à®áâìî |
v - ªã«®-®¢áª¨© æ¥-âà á § à冷¬ Z2e - ¯à¨æ¥«ì-®¬ à ááâ®ï-¨¨ ρ, à áᥨ¢ ¥âáï - 㣮«
θ = Z1Z2e2 ;
Eρ
£¤¥ E = m1v2=2, 㣮« à áá¥ï-¨ï ¯à¥¤- ¯®« £ ¥âáï ¬ «ë¬, θ 1. „¨ää¥à¥-- æ¨ «ì-®¥ á¥ç¥-¨¥ à áá¥ï-¨ï dσ ¢ â¥«¥á- -ë© ã£®« dΩ - 室¨¬ ª ª ¯«®é ¤ì ᥣ-
¬¥-â ª®«ìæ |
dϕ ρ dρ, ¯à®«¥â ï ¢-ãâਠ|
||
ª®â®à®£®, í«¥ªâà®- à áᥨ¢ ¥âáï ¢ ¨-- |
|||
â¥à¢ « 㣫®¢ ®â θ ¤® θ + dθ ¨ ®â ϕ ¤® |
|||
•¨á. 9.2. Š ¢ë¢®¤ã ¢¥à®ïâ-®á⨠ϕ + dϕ: |
|
||
à áá¥ï-¨ï |
(Z1Z2e2)2 |
|
|
dσ = dϕ ρ dρ = |
dϕ dθ: |
||
E2θ3 |
|||
|
|
…᫨ ¯®â®ª í«¥ªâà®-®¢ ç¥à¥§ ¥¤¨-¨ç-ãî ¯«®é ¤ªã ®¡®§- ç¨âì ç¥à¥§ j, â® ç¨á«® í«¥ªâà®-®¢, à áᥨ¢ îé¨åáï - ®¤-®¬ ªã«®-®¢áª®¬ æ¥-âॠ¢ ¥¤¨-¨æ㠢६¥-¨, à ¢-® j dσ. —¨á«® í«¥ªâà®-®¢, à áᥨ¢ îé¨åáï ¢ ¥¤¨-¨æ¥ ®¡êñ¬ , ¢ ni à § ¡®«ìè¥ ¨ à ¢-® j dσ ni. •®¤¥«¨¢ íâ® ç¨á«® - ¯«®â-®áâì í«¥ªâà®-®¢ ¢ ¯®â®ª¥ ne = j=v, ¯®«ã稬 ¢¥à®ïâ-®áâì ®â¤¥«ì-
-®¬ã í«¥ªâà®-ã (Z1 = 1) а бб¥пвмбп ¢ в¥«¥б-л© г£®« ¢ ¥¤¨-¨жг ¢а¥¬¥-¨ - ¨®-¥ б § а冷¬ Z2 = Z:
(Ze2)2
w(v; θ) dΩ = vdσ ni = E2θ3 nivdϕ dθ:
69