Циклотронный радиус

ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Частицы с зарядом q при движении со скоростью v₁, перпендикулярной к направлению магнитного поля с магнитной индукцией В, испытывают действие силы, перпендикулярной как скорости частицы, так и магнитному полю. Эта сила определяется формулой

Циклотронный радиус

Поскольку магнитная сила перпендикулярна как скорости, так и полю, частица движется по круговой орбите, как если бы была «привязана» к магнитной силовой линии. Радиус такой гироорбиты определяется формулой

и называется циклотронным радиусом или гирорадиусом. Плазма, помешенная в магнитное поле, иногда называется гиротропной. Средний циклотронный радиус плазменных электронов с температурой Т₀ (эВ) удобно выразить в виде

Здесь магнитная индукция В выражена в единицах кГс. Аналогично, средний циклотронный радиус ионов в зарядовом состоянии с массовым числом А и температурой Т_i (эВ) может быть записан как

(В измеряется единицами кГс). При одинаковых электронной и ионной температурах и магнитной индукции электронный циклотронный радиус меньше ионного циклотронного радиуса приблизительно в раз. При температурах в несколько электрон-вольт магнитных полях в несколько килогаусс r_e — величина порядка 0,1 мм, a r_i — от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.

Отметим, что магнитное поле влияет только на перпендикулярную ему составляющую скорости частицы. В вышеприведенных выражениях температуры частиц относятся к составляющим скорости и (соответствующим составляющим кинетической энергии), перпендикулярным направлению магнитного поля. На скорость частицы, параллельную магнитному полю, оно не влияет, и результирующее движение частицы происходит по спирали, осью которой является силовая линия, к которой «привязана» частица. Так как электроны и ионы несут противоположные по знаку заряды, их вращение противоположно направленно: вращение электронов определяется по правилу правой руки, а вращение ионов — по правилу левой руки.