РЕАЛЬНА ФІЗИКА

Глосарій з фізики

Рух аряженних частинок в електричному і магнітному полях - переміщення частинок в фізичному просторі, тобто щодо "лабораторної системи" - ефірного фрейма, під дією сил цих полів.

Нижче розглянуті руху частинок плазми , Хоча деякі положення є загальними і для плазми твердих тіл (металів, напівпровідників ). Розрізняють такі основні типи руху заряджених частинок (ДЗЧ): рівноприскореного руху в постійному електричному полі, вращательно-поступальний (по спіралі) в постійному магнітному полі, дрейфовий рух через слабку неоднорідності магнітного поля або під дією інших сил, перпендикулярних магнітному полю. В ансамблі заряджених частинок ( плазмі ) З неоднорідною концентрацією виникає дифузія . У загальному вигляді рух окремої зарядженої частинки описується рівнянням:

де r - радіус-вектор частинки, v - швидкість, m-маса, p = m v - імпульс, е - заряд , E і H - напруженості електричного і магнітного полів відповідно. Права частина (1) - вираз для Лоренца сили . З (1) випливає, що зміна кінетичної енергії ЄК = mс2 згодом дорівнює роботі, виробленої електричні. полем:

Магн. поле роботи не робить, тому що відповідна йому сила перпендикулярна вектору швидкості. У разі статич. полів з (2) випливає інтеграл енергії:

де U (r) - потенціал електричні. поля E = -n U. Для полів E і Н, довільно мінливих в часі і просторі, рівняння (1) не інтегровними в загальному вигляді; лише для простих типів полів вони інтегровними точно. У багатьох практично важливих випадках розроблені наближені методи рішення рівнянь (1) за допомогою ЕОМ. У постійному електричному полі в нерелятивістському випадку (v << c) ДЗЧ аналогічно руху матеріальної точки в пост. поле тяжіння: роль прискорення сили тяжіння g грає величина е E / т; траєкторія заряду - парабола х = (emE / 2p 20) y2 + const. Ось х обрана уздовж Е.

У неоднорідному електростатичному полі ДЗЧ має глибоку аналогію з поширенням світлових променів в прозорій заломлюючої середовищі. Для заряду, що рухається в просторі, в якому на деякій кордоні є стрибок потенціалу U (x <a) = U 1 і U (x / a) = U 2, з (3) випливає (при E0 = 0, v / с < <1) вираз для швидкостей:

При проходженні через кордон частка відчуває дію сили, спрямованої по нормалі, а тангенціальна складова залишається незмінною: v 1sin a = v 2sin b (a, b - кути падіння і "заломлення"). Підставляючи значення v 1 і v 2, отримуємо умову повністю збігається зі звичайною формулюванням закону заломлення в оптиці. Роль показника заломлення грає квадратний корінь із значення потенціалу в даній точці. Ця аналогія дозволяє використовувати методи геом. оптики і служить основою для створення електронної та іонної оптики .

У постійному магнітному полі ДЗЧ можна представити у вигляді

де wH = -еНс / E - величина постійна (магн. поле роботи не робить, тому E = const), наз. ларморовской частотою. Інтегруючи це рівняння з урахуванням (1) і вибираючи вісь z вздовж Н, отримаємо:

де - радіус кола (ларморовской радіус), яка є проекцією траєкторії частки на площину, перпендикулярну магн. полю; a = arctg [vy (0) / vx (0)]. Як випливає з (4), траєкторія частки в пост. магн. поле являє собою спіраль з радіусом r і кроком l = 2p v z / | wH |.

У постійних і однорідних електричних і магнітних полях ДЗЧ має низку особливостей. Пост. магн. поле не впливає на характер руху частинки вздовж Н (вісь z); в цьому напрямку частинка рухається рівноприскореному:

У напрямку, перпендикулярному магн. полю, прискорено частки не відбувається. Під впливом перпендикулярної магн. полю компоненти електричні. поля частинки отримують пост. зсув швидкості , Наз. швидкістю дрейфу (див. Дрейф заряджених частинок ) .В системі координат, що рухається з пост. швидкістю v д, траєкторія ДЗЧ в схрещених електричні. і магн. полях {Ez = 0, v z (0) = 0} також є ларморовской окружність. Для нерелятивистской частки (v << c) швидкість дрейфу v д << с, отже У схрещених малому електричному і великому магн. полях середня за оборот енергія частинки зберігається, т. е. в середньому частка рухається по еквіпотенціалью електричні. поля. У квазістаціонарному поперечному електричному полі поряд з дрейфом v д є доповнить. дрейф зі швидкістю v і, зв. зазвичай інерційним, так що повна швидкість дрейфу визначається виразом: v д повн = v д + v і, де

Для вирішення рівнянь (1) в статич. неоднорідних полях, в яких характерний масштаб неоднорідності значно перевищує ларморовской радіус r << H / | nH |, розвинений наближений метод, заснований на розкладанні по малому параметру rnH / H. В цьому випадку ДЗЧ можна уявити як обертання з повільно мінливих радіусом навколо переміщається центру ларморовской кола R (t) = r (t) -r (t), наз. провідним центром. Таке наближення зв. дрейфовим, а рівняння, що описує плавне переміщення ведучого центру, має вигляд:

Перший член в правій частині (5) описує ДЗЧ уздовж силової лінії, другий - дрейф в схрещених полях, третій - дрейф через неоднорідність поля, четвертий - т. Зв. відцентровий дрейф, пов'язаний з кривизною силових ліній (h n) h = n / R (n - орт нормалі, h - орт, паралельний Н, R - радіус кривизни). При русі зарядженої частинки зберігається її магнітний момент, званий першої адіабатичній постійної: Збереження m являє собою прояв властивості адіабатичного сталості при квазипериодический русі. У довільній консервативній системі вираз для адіабатичній постійної має вигляд де передбачається, що з координування qi має місце квазіперіодіч. рух. У разі ларморовского обертання (J - фаза обертання). Тоді I 1 , Тобто m = const. Якщо частка коливається уздовж силових ліній, то в такому русі зберігається інтеграл Висловлюючи v || через Eк і m, отримуємо називають другою адіабатичній постійною. Для виконання умов її існування необхідно, щоб за період одного поздовжнього коливання частинки магнітне поле, уздовж силової лінії котоporo рухається частка, змінилося мало. Така зміна може бути викликано, наприклад, просторовою неоднорідністю магнітного поля, що приводить до поперечного дрейфу частки (під час якого вона переходить з однієї силової лінії на іншу), а також нестационарностью магнітного поля. В останньому випадку енергія частинки вже не є інтегралом руху, але адіабатична постійна I2 зберігається в звичайному сенсі. Якщо дрейфовий рух частинки поперек силових ліній магнітного поля носить циклічний характер, можна ввести третю адіабатичну постійну I3. Її роль грає магнітний потік усередині силової трубки, яку охоплює дрейфовой траєкторією частинки. На збереженні першої адіабатичній постійної заснована ідея утримання часток в т. Н. адіабатичній пастці (див. Відкриті пастки, Магнітні пастки).

Література по руху заряджених частинок в електричному і магнітному полях

1. Спітцер Л., Фізика повністю іонізованого газу, пров. з англ., М., 1965;
2. Кролл Н., Трайвелпіс А., Основи фізики плазми, пров. з англ., М., 1975;
3. Арцимович Л. А., Сагдеев Р. 3., Фізика плазми для фізиків, М., 1979.

Е. В. Мішин, В. Н. Ораевскій

Чи знаєте Ви,

в чому хибність поняття "фізичний вакуум"?

Фізичний вакуум - поняття релятивістської квантової фізики, під ним там розуміють нижчу (основне) енергетичний стан квантованного поля, що володіє нульовими імпульсом, моментом імпульсу і іншими квантовими числами. Фізичним вакуумом релятивістські теоретики називають повністю позбавлене речовини простір, заповнений неізмеряемих, а значить, лише уявним полем. Такий стан на думку релятивістів не є абсолютною порожнечею, але простором, заповненим якимись фантомними (віртуальними) частками. Релятивістська квантова теорія поля стверджує, що, в згоді з принципом невизначеності Гейзенберга, в фізичному вакуумі постійно народжуються і зникають віртуальні, тобто що здаються (кому здаються?), Частки: відбуваються так звані нульові коливання полів. Віртуальні частки фізичного вакууму, а отже, він сам, за визначенням не мають системи відліку, так як в противному випадку порушувався б принцип відносності Ейнштейна, на якому ґрунтується теорія відносності (тобто стала б можливою абсолютна система вимірювання з відліком від частинок фізичного вакууму, що в свою чергу однозначно спростувало б принцип відносності, на якому збудують СТО). Таким чином, фізичний вакуум і його частки не є елементи фізичного світу, але лише елементи теорії відносності, які існують не в реальному світі, але лише в релятивістських формулах, порушуючи при цьому принцип причинності (виникають і зникають безпричинно), принцип об'єктивності (віртуальні частинки можна вважати в завісімсоті від бажання теоретика або існуючими, або неіснуючими), принцип фактичної вимірності (не спостережувані, не мають своєї ІСО).

Коли той чи інший фізик використовує поняття "фізичний вакуум", він або не розуміє абсурдність цього терміна, або лукавить, будучи прихованим або явним прихильником релятивістської ідеології.

Зрозуміти абсурдність цього поняття найлегше звернувшись до витоків його виникнення. Народжене воно було Полем Діраком в 1930-х, коли стало ясно, що заперечення ефіру в чистому вигляді, як це робив великий математик, але посередній фізик Анрі Пуанкаре , Вже не можна. Занадто багато фактів суперечить цьому.

Для захисту релятивізму Поль Дірак ввів афізіческое і алогічне поняття негативної енергії, а потім і існування "моря" двох компенсують один одного енергій в вакуумі - позитивної і негативної, а також "моря" компенсують один одного частинок - віртуальних (тобто здаються) електронів і позитронів в вакуумі.

Однак така постановка є внутрішньо суперечливою (віртуальні частинки ненаблюдаеми і їх по свавіллю можна вважати в одному випадку відсутніми, а в іншому - присутніми) і суперечить релятивізму (тобто заперечення ефіру, так як при наявності таких частинок у вакуумі релятивізм вже просто неможливий). Детальніше читайте в FAQ по ефірної фізиці .

НОВИНИ ФОРУМУ
Лицарі теорії ефіру 13.06.2019 - 05:11: ЕКОЛОГІЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОЇ ЗАГИБЕЛІ бджіл ТА ІНШИХ запилювачів РОСЛИН - Карім_Хайдаров.
12.06.2019 - 9:05: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема державного тероризму - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:05: ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ФІЗИКА - Experimental Physics -> Експерименти Серлі і його послідовників з магнітами - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:03: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Андрія Маклакова - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:23: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від В'ячеслава Осієвського - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:18: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Світлани Віслобоковой - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 6:28: Астрофізики - Astrophysics -> До 110 річчя Тунгускою катастрофи - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 21:23: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Володимира Васильовича Квачкова - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:27: СОВІСТЬ - Conscience -> Вищий розум - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:24: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ страви - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:14: СОВІСТЬ - Conscience -> РОСІЙСЬКИЙ СВІТ - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 8:40: ЕКОНОМІКА І ФІНАНСИ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС СВІТОВОЇ ФІНАНСОВОЇ СИСТЕМИ - Карім_Хайдаров.