Магнитная жёсткость
Магнитная жёсткость — физическая величина, определяющая воздействие магнитного поля на движение заряженной частицы.
Магнитная жёсткость | |
---|---|
Размерность | L2MT-3I-1 |
Единицы измерения | |
СИ | Тл·м |
СГСЭ | статвольт |
СГСМ | абвольт |
Примечания | |
скалярная величина |
Магнитная жёсткость выражается отношением «энергии» частицы к её электрическому заряду[1]:
где
- — импульс частицы;
- — скорость света в вакууме;
- — электрический заряд частицы;
Единицы измерения магнитной жёсткости — Тесла-метры (Тл·м) в СИ и статвольты или альбвольты в СГС.
Движение частиц в магнитном поле
Из равенства силы Лоренца и центробежной силы можно получить соотношение
На заряженную частицу, движущуюся в постоянном магнитном поле со скоростью , действует сила Лоренца (в системе СГС)
- .
Согласно второму закону Ньютона, уравнения движения записываются как
где для релятивисткого движения масса частицы определяется через массу покоя как
Сила Лоренца, направленная перпендикулярно вектору скорости и вектору магнитной индукции, работы не совершает, поэтому модуль скорости частицы и её релятивская масса в постоянном магнитном поле изменяться не будут. Будет изменяться только направление вектора скорости, причём параллельная полю составляющая скорости будет оставаться постоянной, а перпендикулярная составляющая будет поворачиваться. Таким образом
где будет центростремительным ускорением. Принимая во внимание, что проекция импульса на плоскость, перпендикулярную , есть , получаем
Траектория частицы будет представлять собой спираль с радиусом кривизны , «накрученную» на силовую линию.
где — индукция магнитного поля, — ларморовский радиус, а представляет собой проекцию импульса на плоскость, перпендикулярную направлению поля . Таким образом, магнитная жёсткость численно равна[1][2]
Частицы с одинаковой жёсткостью будут двигаться по одинаковым траекториям.
См. также
Примечания
- Мурзин В. С. Астрофизика космических лучей: Учебное пособие для вузов. — Университетская книга. — М.: Логос, 2007. — С. 20 — 21. — 488 с. — (Классический университетский учебник). — 1500 экз. — ISBN 978-5-98704-171-6.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. — 3-e издание, стереотипное. — М.: Физматлит, 2006. — Т. V. Атомная и ядерная физика. — 784 с. — 3000 экз. — ISBN 5-9221-0645-7.
Литература
- Мурзин В. С. Астрофизика космических лучей: Учебное пособие для вузов. — Университетская книга. — М.: Логос, 2007. — 488 с. — (Классический университетский учебник). — 1500 экз. — ISBN 978-5-98704-171-6.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. — 3-e издание, стереотипное. — М.: Физматлит, 2006. — Т. V. Атомная и ядерная физика. — 784 с. — 3000 экз. — ISBN 5-9221-0645-7.
Ссылки
- Юшков Б.Ю. Жёсткость геомагнитного обрезания (недоступная ссылка). Проникновение космических лучей в магнитосферу Земли. НИИЯФ МГУ: Космические исследования и взаимодействия космической среды с системами и материалами космических аппаратов. Дата обращения: 24 ноября 2011. Архивировано 17 апреля 2013 года.