Re: [問題] 磁鏡的問題

看板Physics作者Entropy1988 ( )時間12年前 (2013/07/12 19:30)推噓3(3推 0噓 1→)

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※ 引述《alice456 (orz)》之銘言： : 標題: [問題] 磁鏡的問題 : 時間: Fri Jul 12 09:29:49 2013 : 既然你看過中文版的維基百科，不知道你有沒有順便點左下的連結，看看英文版的。我覺得看圖對於理解這裡面發生的過程是有幫助的。 http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_mirror 你覺得很不好看的話先不用仔細看。下面的說法是一種非常粗略的說法。目的只是要幫助體會磁鏡的效果。我為了自己的方便，擅自把維基的圖拿來畫過了。假設說，現在有正電荷照我在磁場裡畫的紅圈這樣繞圈，那這個圈的受力方向是如何呢？ http://i.imgur.com/giowEBx.jpg

電荷 * [速度外積磁場] ，大概會像藍箭頭這樣的方向受力 http://i.imgur.com/ilTbVU3.jpg

你可以看到藍箭頭並沒有直指圓心，而是還有向右的分量，這是因為磁場的角度。於是整個圈受到了向右的力。看完了圈，來想像一個正電荷在磁場裡面運動，有垂直磁場的速度分量，也有平行的。它的軌跡大概會是螺旋狀的，也就是一面繞圈，這個圈又會沿著轉軸的方向移動。軸的方向會幾乎平行磁場。那現在我們就考慮這個沿著軸方向的移動速度是大概向左的。一開始在裝置的中央，漸漸向左移動。這個圈會向左移動，磁場越來越強。不知道前面做過的討論能不能讓你感覺到這個圈會受到往右的力。因為受到了往右的力，所以這個圈沿著軸向左移動的速度就被減慢了。 (你可以用這邊的說法來體會為什麼向左移動的速度會減慢，也可以用別的文章裡討論的磁矩和動能守恆來理解。二種說法在講同件事。) 於是這個圈往左移動的速度會減慢，直到零。它還是持續受到往右的力，所以這個圈變成開始往右移動。移動過了中點後，到了磁場右半邊的區域，因為磁場角度，又變成了受到了往左的力。於是這個圈就這樣左右反覆移動，就是離不開裝置。這就是磁鏡的效果。這個圈之所以會受到沿著軸方向的力，是因為磁場的角度，或說磁場的梯度，沿著軸方向磁場變大的程度。我們現在來考慮特殊狀況，如果說這個圈往左的速度很快會怎麼樣？那它就會漸漸往左。速度漸漸降低。來到了線圈這邊磁場平行的區域，可是往左的速度還來不及降到零。平行的磁場沒有辦法提供往右的力了，所以沒有阻力可以阻止圈繼續往左了，這個圈就這樣往左，再也不回來了，跑掉了。「螺旋形軌跡」。看起來「繞圈」正在向右移動 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Fields_in_magnetic_bottles.jpg