конфигурации магн. поля длительное время удерживать заряж. частицы или плазму в ограниченном объёме. Естеств. М. л. является, напр., магн. поле Земли, захватившее плазму солнечного ветра и удерживающее её в виде радиац. лоясов Земли. Искусств. М. л. используют в исследованиях по УТС.
Магн. поле может удерживать заряж. частицы как в поперечном, так и в продольном направлении по отношению к вектору магн. индукции B. Оба эти свойства порознь либо одновременно используют в М. л.
Поперечное удержание частиц. Возможность создания М. л. основана на особенностях движения заряж. частиц в магн. поле. На частицу с зарядом е и скоростью действует сила Лоренца (в СИ), где - электрич. поле. В сильном магн. поле частица движется вдоль магн. силовой линии со скоростью , совершая при этом быстрое вращение по ларморовской окружности радиуса с угловой частотой (т - масса частицы, - составляющая скорости, перпендикулярная полю). Частицы могут удерживаться в поперечном (относительно В)направлении, если ларморовский радиус мал по сравнению с поперечным размером аМ. л.: . При этом условии плазму можно рассматривать как газ заряж. "ларморовских кружков", совершающих быстрое движение с газокинетич. скоростью лишь вдоль магн. силовых линий. Помимо быстрого продольного движения ларморовские кружки могут совершать также относительно медленный поперечный электрич. дрейф с одинаковой для всех частиц скоростью , а также градиентный и центробежный со скоростью исоответственно (см. Дрейф заряженных частиц ).В области без тока и направления градиентного и центробежного дрейфов совпадают. Конфигурация магн. поля должна быть выбрана так, чтобы ни поперечные дрейфы, ни продольное движение не выводили осн. массу частицплазмы из М. л. Это соответствует выполнению условия равновесия плазмы в М. л. Выбор магн. конфигурации удерживать плазму, ограничен необходимостью подавления возникающих в плазме неустойчивостей, а также условиями малости диффузии и теплопроводности в поперечном направлении.
Продольное удержание частиц. В продольном направлении на ларморовский кружок, представляющий собой круговой ток с магн. моментом , действует сила , приводящая к отражению с достаточно большим значением адиабатического инварианта от областей повышенной напряжённости магн. поля (т. н. магн. пробок, магн. зеркал). На этом принципе основаны открытые магн. ловушки (рис. 1), к их числу относится и магн. конфигурация, создаваемая дипольным магн. полем Земли.
Из законов сохранения магн. момента и сохранения энергии следует, что при движении частицы из области миним. В, где компоненты скорости равны и, поперечная составляющая кинетич. энергии растёт с ростом В за счёт убыли продольной. В точке отражения при B=Bмакс имеем: . Из этого соотношения следует, что магн. пробка отражает не все частицы, а только такие, скорость к-рых меньше определяемой соотношением:
конфигурации магн. поля длительное время удерживать заряж. частицы или плазму в ограниченном объёме. Естеств. М. л. является, напр., магн. поле Земли, захватившее плазму солнечного ветра и удерживающее её в виде радиац. лоясов Земли. Искусств. М. л. используют в исследованиях по УТС.
Магн. поле может удерживать заряж. частицы как в поперечном, так и в продольном направлении по отношению к вектору магн. индукции B. Оба эти свойства порознь либо одновременно используют в М. л.
Поперечное удержание частиц. Возможность создания М. л. основана на особенностях движения заряж. частиц в магн. поле. На частицу с зарядом е и скоростью действует сила Лоренца (в СИ), где - электрич. поле. В сильном магн. поле частица движется вдоль магн. силовой линии со скоростью , совершая при этом быстрое вращение по ларморовской окружности радиуса с угловой частотой (т - масса частицы, - составляющая скорости, перпендикулярная полю). Частицы могут удерживаться в поперечном (относительно В)направлении, если ларморовский радиус мал по сравнению с поперечным размером аМ. л.: . При этом условии плазму можно рассматривать как газ заряж. "ларморовских кружков", совершающих быстрое движение с газокинетич. скоростью лишь вдоль магн. силовых линий. Помимо быстрого продольного движения ларморовские кружки могут совершать также относительно медленный поперечный электрич. дрейф с одинаковой для всех частиц скоростью , а также градиентный и центробежный со скоростью исоответственно (см. Дрейф заряженных частиц ).В области без тока и направления градиентного и центробежного дрейфов совпадают. Конфигурация магн. поля должна быть выбрана так, чтобы ни поперечные дрейфы, ни продольное движение не выводили осн. массу частицплазмы из М. л. Это соответствует выполнению условия равновесия плазмы в М. л. Выбор магн. конфигурации удерживать плазму, ограничен необходимостью подавления возникающих в плазме неустойчивостей, а также условиями малости диффузии и теплопроводности в поперечном направлении.
Продольное удержание частиц. В продольном направлении на ларморовский кружок, представляющий собой круговой ток с магн. моментом , действует сила , приводящая к отражению с достаточно большим значением адиабатического инварианта от областей повышенной напряжённости магн. поля (т. н. магн. пробок, магн. зеркал). На этом принципе основаны открытые магн. ловушки (рис. 1), к их числу относится и магн. конфигурация, создаваемая дипольным магн. полем Земли.
Из законов сохранения магн. момента и сохранения энергии следует, что при движении частицы из области миним. В, где компоненты скорости равны и, поперечная составляющая кинетич. энергии растёт с ростом В за счёт убыли продольной. В точке отражения при B=Bмакс имеем: . Из этого соотношения следует, что магн. пробка отражает не все частицы, а только такие, скорость к-рых меньше определяемой соотношением: