Центробежный дрейфВ.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 8
пусть магнитное поле неоднородно в пространстве (есть градиент) рассматриваем продольную компоненту скорости
В системе отсчёта, движущейся вдоль силовой линии со скоростью υװ , на частицу действует центробежная сила
|
mυ2 |
|
F = |
|
; F = mυ2 |
|
||
ц |
|
ц |
|
Rкр |
|
Fц эквивалентна электрическому полю Eэкв = Fц 
q
Дрейф:
Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 8
Магнитныймомент частицыцы
Аналогично выводу дрейфовых уравнений можно преобразовать уравнения
и получить сохранение магнитного момента частицы в магнитном поле:
μ = mυ2 = const
2B
и уравнение, описывающее работу электрического и вихревого магнитного поля:
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 8
Магнитныймомент частицыцы
Движение частицы по окружности в магнитном поле можно представить как элементарный виток с током.
Такой элементарный ток будет производить магнитное поле, эквивалентное полю магнитного диполя.
Поэтому вводим дипольный момент частицы:
μ = |
JS |
N = − |
JS |
|
|
B |
, где |
J = |
qωH |
||
|
|
|
|
|
|
|
2π |
||||
c |
c |
|
|
B |
|
|
|||||
|
|
|
|||||||||
μ = − mυ2 h
2B
поле внутри элементарного контура уменьшается всегда!
В магнитном поле, которое медленно изменяется в пространстве, магнитный момент частицы является адиабатическим инвариантом!
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 8
Движениевнеоднородном магнитномтном полеполе
|
|
|
|
|
|
|
|
Инварианты движения: |
||||||||||
|
мгновенная сила |
|
|
энергия частицы |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
средняя |
|
|
|
|
|
|
|
|
ε = |
mυ2 |
|
|
= const |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||
сила |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
частица |
|
|
|
|
|
магнитный момент |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
mυ2 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
μ = |
|
|
= const |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2B |
|
|
|
|
|
|
|
Поскольку |
ε = |
mυ2 |
= |
mυ2 |
+ |
mυ2 |
= |
mυ2 |
+ μB |
и |
υ2 > 0 |
|
|
|||||
|
2 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
2 |
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
то в область |
B > ε μ |
частица зайти не может ! |
|
|
|
|
mυ2 |
|
= |
ε − μB ≥ 0 |
||||||||
2 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
оба «магнитных» дрейфа (градиентный и центробежный) направлены по бинормали к силовой линии
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 8
Понятиедрейфовой поверхностиности
Частица быстро осциллирует между пробками и медленно дрейфует в азимутальном направлении
центральная плоскость пробкотрона
(показана одна половинка ловушки)
x
z
h
υдр
y
поверхность – геометрическое множество точек, в которых может оказаться ларморовский центр частицы в ходе её дрейфового движения.
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 8
Линейныеитороидальные конфигурацииигурации
пробкотрон Будкера-Поста |
тороидальная система |
||
(отсутствуют потери частиц |
|||
(простейшая открытая ловушка) |
|||
и энергии через торцы) |
|||
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
