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奧坤鑫:淺談等離子體的單粒子運動
2016.06.25
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  【奧坤鑫OKSUN】等離子體的單粒子運動主要研究單個帶電粒子在外磁場中的運動。在均勻恒定磁場中,帶電粒子運動很簡單。
 
  平行磁場的是等速運動,垂直磁場的是繞磁力線的圓運動(拉莫爾圓),即帶電粒子的回旋運動。
 
  如果除磁場外,還有其他外力F,則粒子除沿磁場運動外,在垂直磁場方向,一面作回旋運動,一面作漂移運動。漂移運動是拉莫爾圓的圓心(即導(dǎo)向中心)垂直于磁場的運動,可以由靜電力或重力引起。對于非均勻磁場,漂移也可以由磁場梯度和磁場的曲率等引起。
 
  【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,會形成電流。
 
  當(dāng)磁場隨時間及空間變化十分緩慢時,可以把粒子運動看成是回旋運動和導(dǎo)向中心運動的疊加。為使問題簡化起見,可以不考慮快速的回旋運動而只考慮導(dǎo)向中心的運動,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研究粒子的運動。
 
  在緩變磁場中,有三個絕熱不變量,其中比較重要的一個是粒子的磁矩 是垂直于磁場B的速度分量,m是質(zhì)量。這個性質(zhì)和帶電粒子在磁力作用下動能不變,使得帶電粒子會被一定形態(tài)的非均勻磁場約束住。例如地磁場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性質(zhì)來約束等離子體的。【等離子表面活化


 
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