磁镜

✍ dations ◷ 2025-06-30 03:18:41 #等离子体物理学

磁镜是由两个电流方向相同的线圈以中轴重合的方式排列形成的一种磁场构形,磁场在每个线圈的中心处最强,在线圈中间最弱。带电粒子在磁镜场中运动时,粒子的磁矩是一定的,在磁场强的地方,粒子垂直于磁场方向的速度分量变大,由于磁场不对粒子做功,粒子的总动能不变,因此平行于磁场方向的速度分量会相应变小。动能小的粒子会完全失去平行方向的速度,这样就会被磁场反射,朝着相反的方向运动,当运动到另外一侧时,又会被再次反射,这样粒子就会在两个线圈之间来回运动,如同光在两面镜子之间反射,因此得名磁镜。

对于一个给定的磁镜场,每个线圈中心的磁场强度为m,两个线圈中间处磁场为0,粒子能够被磁镜束缚的条件为

其中⊥00分别是粒子在B0处垂直于磁场的速度分量和总速率, R m = B m / B 0 {\displaystyle R_{m}=B_{m}/B_{0}} m是线圈中间垂直于轴线的平面上粒子的运动速度与磁感线夹角的临界值,夹角小于此值的粒子能够通过线圈,逃逸出磁镜,大于此值的粒子会被磁镜束缚。在等离子体的速度分布图上会出现顶角为2m的损失锥,锥内的粒子会逃逸出磁镜,锥外的粒子被磁镜所束缚。磁镜比越大,损失锥越尖锐,磁镜的束缚性能更好。

在受控核聚变(托卡马克装置)中经常使用磁镜装置用于约束等离子体。磁镜还可以加速带电粒子,如果令两个线圈的距离逐渐靠近,粒子反射时可以逐渐获得能量,这种加速机制可以解释宇宙中存在的高能粒子,称为费米加速。

地磁场呈现出两极强,赤道弱的分布,形成了一个天然磁镜。外层空间的带电粒子进入地磁场后,将在地磁场的约束下绕地球磁感线做螺旋运动,并在两极间反射,形成一个电磁辐射带。1958年物理学家范·阿伦通过分析人造卫星收集的数据,发现了电磁辐射带的存在,于是该电磁辐射带又被称为范·阿伦辐射带。有时范·阿伦辐射带中的带电粒子因空间磁场的变化而在两极附近进入地球大气层,引起极光。

相关

  • 苏打粉96 g/L (20 °C) 165 g/L (60 °C) 236 g/L (100 °C)碳酸氢钠(sodium bicarbonate、IUPAC名: sodium hydrogen carbonate、baking soda)是一种无机化合物,化学式为NaHCO3,俗称
  • 阿瑟·凯莱阿瑟·凯莱(英语:Arthur Cayley,英语发音.mw-parser-output .IPA{font-family:"Charis SIL","Doulos SIL","Linux Libertine","Segoe UI","Lucida Sans Unicode","Code2000","G
  • 贞观之治贞观之治,是指唐朝第二代皇帝唐太宗在位二十三年期间的清明政治。由于唐太宗(李世民)能任人廉能,知人善用;广开言路,虚心纳谏,重用魏徵等诤臣;并采取了一些以农为本、厉行节约、休养
  • 粉红肉渣粉红肉渣(英语:Pink Slime),是一个英文口头词语,意指经过氨消毒的瘦牛肉及其副产品,这些经氨加工的肉渣,以适合人类食用。包括嘉吉肉类及牛肉制品公司等牛肉加工业中,粉红肉渣有一定
  • 速写速写,指快速绘画。大部分的速写都是快速的素描,仅勾勒出轮廓,形体,而不加绘肌理,光影的细节。对于学习艺术的入门者来说,速写是大量练习的技巧,也是观察和美感培养的日记。对于设计
  • 樱鳟Salmo masou Brevoort, 1856樱鳟(学名:Oncorhynchus masou),又名樱鲑、马苏麻哈鱼,为麻哈鱼属的一种。分布于从朝鲜半岛至鄂霍次克海以及图门江、黄海中部等,属于洄游性鱼类,已形成
  • 本征半导体本征半导体(英语:Intrinsic semiconductor)亦称作无杂质半导体、本质半导体,是指未掺入杂质的半导体。半导体制作过程中的一个重要步骤就是掺入杂质(doping)。相对于无杂质半导体,
  • 约瑟夫·高桥约瑟夫·高桥(Joseph S. Takahashi,1951年12月16日-),日裔美国遗传学家和神经生物学家,德克萨斯大学西南医学中心(英语:University of Texas Southwestern Medical Center)教授和霍华
  • 亚历山大·斐迪南王子 (德国)亚历山大·斐迪南·阿尔布雷希特·阿喀琉斯·威廉·约瑟夫·维克托·卡尔·费奥多尔(Alexander Ferdinand Albrecht Achilles Wilhelm Joseph Viktor Karl Feodor,1912年12月2
  • 帕库查区坐标:13°36′29″S 73°20′38″W / 13.60806°S 73.34389°W / -13.60806; -73.34389帕库查区(西班牙语:Distrito de Pacucha),是秘鲁的一个区,位于该国南部阿普里马克大区的安