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奧坤鑫:淺談等離子體的單粒子運(yùn)動(dòng)
2016.06.25
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  【奧坤鑫OKSUN】等離子體的單粒子運(yùn)動(dòng)主要研究單個(gè)帶電粒子在外磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。在均勻恒定磁場(chǎng)中,帶電粒子運(yùn)動(dòng)很簡(jiǎn)單。
 
  平行磁場(chǎng)的是等速運(yùn)動(dòng),垂直磁場(chǎng)的是繞磁力線(xiàn)的圓運(yùn)動(dòng)(拉莫爾圓),即帶電粒子的回旋運(yùn)動(dòng)。
 
  如果除磁場(chǎng)外,還有其他外力F,則粒子除沿磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)外,在垂直磁場(chǎng)方向,一面作回旋運(yùn)動(dòng),一面作漂移運(yùn)動(dòng)。漂移運(yùn)動(dòng)是拉莫爾圓的圓心(即導(dǎo)向中心)垂直于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng),可以由靜電力或重力引起。對(duì)于非均勻磁場(chǎng),漂移也可以由磁場(chǎng)梯度和磁場(chǎng)的曲率等引起。
 
  【等離子Plasma】靜電力引起的正負(fù)電荷的漂移相同,因而不形成電流。而非靜電力引起的正負(fù)電荷的漂移是相反的,會(huì)形成電流。
 
  當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間及空間變化十分緩慢時(shí),可以把粒子運(yùn)動(dòng)看成是回旋運(yùn)動(dòng)和導(dǎo)向中心運(yùn)動(dòng)的疊加。為使問(wèn)題簡(jiǎn)化起見(jiàn),可以不考慮快速的回旋運(yùn)動(dòng)而只考慮導(dǎo)向中心的運(yùn)動(dòng),這就是漂移近似。在粒子軌道理論中,主要就是采用漂移近似來(lái)研究粒子的運(yùn)動(dòng)。
 
  在緩變磁場(chǎng)中,有三個(gè)絕熱不變量,其中比較重要的一個(gè)是粒子的磁矩 是垂直于磁場(chǎng)B的速度分量,m是質(zhì)量。這個(gè)性質(zhì)和帶電粒子在磁力作用下動(dòng)能不變,使得帶電粒子會(huì)被一定形態(tài)的非均勻磁場(chǎng)約束住。例如地磁場(chǎng)就能約束帶電粒子形成地球輻射帶(范艾倫帶)。受控?zé)岷司圩兊拇喷R裝置也是利用了這個(gè)性質(zhì)來(lái)約束等離子體的。【等離子表面活化


 
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