मार्गदर्शक केंद्र: Difference between revisions
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यदि चुंबकीय क्षेत्र | यदि चुंबकीय क्षेत्र एक समान है और अन्य सभी बल अनुपस्थित हैं, तो [[लोरेंत्ज़ बल]] कण के वेग और चुंबकीय क्षेत्र दोनों के लंबवत एक निरंतर त्वरण से गुजरने का कारण बनेगा। यह चुंबकीय क्षेत्र के समानांतर कण गति को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत विमान में निरंतर गति से परिपत्र गति का परिणाम होता है। इस गोलाकार गति को [[gyroradius|जाइरोमोशन]] के रूप में जाना जाता है। द्रव्यमान वाले कण के लिए <math>m</math> और आवेशित करें <math>q</math> बल के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र में घूमता है <math>B</math>, इसकी एक आवृत्ति होती है, जिसे जाइरोफ्रीक्वेंसी या [[साइक्लोट्रॉन अनुनाद|साइक्लोट्रॉन]] आवृत्ति कहा जाता है | ||
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के चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत गति के लिए <math>v_{\perp}</math>कक्षा की त्रिज्या, जाइरोरेडियस या लार्मर त्रिज्या कहलाती है | के चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत गति के लिए <math>v_{\perp}</math>कक्षा की त्रिज्या, जाइरोरेडियस या लार्मर त्रिज्या कहलाती है, | ||
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यह बहाव, जिसे अक्सर कहा जाता है <math>\boldsymbol{E}\times\boldsymbol{B}</math> (ई-क्रॉस-बी) बहाव, एक विशेष मामला है क्योंकि एक कण पर विद्युत बल उसके आवेश पर निर्भर करता है (उदाहरण के लिए, ऊपर विचार किए गए गुरुत्वाकर्षण बल के विपरीत)। <!-- This is correct. Do not change it. The electric force on a positive charge is in the direction of the electric field. The electric force on a negative charge is in the opposite direction. --> नतीजतन, आयन (जो भी द्रव्यमान और आवेश का) और इलेक्ट्रॉन दोनों एक ही दिशा में एक ही गति से चलते हैं, इसलिए कोई शुद्ध वर्तमान नहीं है (प्लाज्मा (भौतिकी) # प्लाज्मा की प्लाज्मा | यह बहाव, जिसे अक्सर कहा जाता है <math>\boldsymbol{E}\times\boldsymbol{B}</math> (ई-क्रॉस-बी) बहाव, एक विशेष मामला है क्योंकि एक कण पर विद्युत बल उसके आवेश पर निर्भर करता है (उदाहरण के लिए, ऊपर विचार किए गए गुरुत्वाकर्षण बल के विपरीत)। <!-- This is correct. Do not change it. The electric force on a positive charge is in the direction of the electric field. The electric force on a negative charge is in the opposite direction. --> नतीजतन, आयन (जो भी द्रव्यमान और आवेश का) और इलेक्ट्रॉन दोनों एक ही दिशा में एक ही गति से चलते हैं, इसलिए कोई शुद्ध वर्तमान नहीं है (प्लाज्मा (भौतिकी) # प्लाज्मा की प्लाज्मा बल)। विशेष आपेक्षिकता के संदर्भ में इस वेग से गतिमान फ्रेम में विद्युत क्षेत्र लुप्त हो जाता है। बहाव वेग का मान किसके द्वारा दिया जाता है | ||
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गाइडिंग सेंटर ड्रिफ्ट न केवल बाहरी | गाइडिंग सेंटर ड्रिफ्ट न केवल बाहरी बल ों से बल्कि चुंबकीय क्षेत्र में गैर-समानताओं से भी हो सकता है। इन बहावों को समानांतर और लंबवत [[गतिज ऊर्जा]] के रूप में व्यक्त करना सुविधाजनक है | ||
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Revision as of 01:02, 7 April 2023
भौतिकी में, एक चुंबकीय क्षेत्र में एक प्लाज्मा में एक इलेक्ट्रॉन या आयन जैसे विद्युत आवेशित कण की गति को एक बिंदु के चारों ओर एक अपेक्षाकृत तेज़ गोलाकार गति के सुपरपोज़िशन सिद्धांत के रूप में माना जा सकता है जिसे मार्गदर्शक केंद्र कहा जाता है और इस बिंदु का एक अपेक्षाकृत धीमा का बहाव। विभिन्न प्रजातियों के लिए बहाव की गति भिन्न हो सकती है, जो उनके चार्ज स्टेट्स, द्रव्यमान या तापमान पर निर्भर करती है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत धाराएं या रासायनिक पृथक्करण हो सकता है।
परिभ्रमण
यदि चुंबकीय क्षेत्र एक समान है और अन्य सभी बल अनुपस्थित हैं, तो लोरेंत्ज़ बल कण के वेग और चुंबकीय क्षेत्र दोनों के लंबवत एक निरंतर त्वरण से गुजरने का कारण बनेगा। यह चुंबकीय क्षेत्र के समानांतर कण गति को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत विमान में निरंतर गति से परिपत्र गति का परिणाम होता है। इस गोलाकार गति को जाइरोमोशन के रूप में जाना जाता है। द्रव्यमान वाले कण के लिए और आवेशित करें बल के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र में घूमता है , इसकी एक आवृत्ति होती है, जिसे जाइरोफ्रीक्वेंसी या साइक्लोट्रॉन आवृत्ति कहा जाता है
समानांतर गति
चूंकि चुंबकीय लोरेंत्ज़ बल हमेशा चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत होता है, इसका समानांतर गति पर कोई प्रभाव (निम्नतम क्रम में) नहीं होता है। बिना किसी अतिरिक्त बल के एक समान क्षेत्र में, एक आवेशित कण अपने वेग के लंबवत घटक के अनुसार चुंबकीय क्षेत्र के चारों ओर चक्कर लगाएगा और अपने प्रारंभिक समानांतर वेग के अनुसार क्षेत्र के समानांतर बहाव करेगा, जिसके परिणामस्वरूप एक कुंडलित वक्रता कक्षा होगी। यदि समानांतर घटक के साथ कोई बल है, तो कण और उसके मार्गदर्शक केंद्र को समान रूप से त्वरित किया जाएगा।
यदि क्षेत्र में एक समानांतर ढाल है, तो परिमित Larmor त्रिज्या वाला कण भी बड़े चुंबकीय क्षेत्र से दूर दिशा में एक बल का अनुभव करेगा। इस प्रभाव को चुंबकीय दर्पण के रूप में जाना जाता है। जबकि यह अपने भौतिकी और गणित में मार्गदर्शक केंद्र के बहाव से निकटता से संबंधित है, फिर भी इसे उनसे अलग माना जाता है।
सामान्य बल का बहाव
सामान्यतया, जब कणों पर चुंबकीय क्षेत्र के लम्बवत् बल लगता है, तो वे बल और क्षेत्र दोनों के लम्बवत दिशा में बहाव करते हैं। अगर एक कण पर बल है, तो अपवाह वेग है
सभी बहावों को बल बहाव के विशेष मामलों के रूप में माना जा सकता है, हालांकि यह हमेशा उनके बारे में सोचने का सबसे उपयोगी तरीका नहीं होता है। स्पष्ट मामले विद्युत और गुरुत्वाकर्षण बल हैं। ग्रेड-बी बहाव को एक क्षेत्र प्रवणता में एक चुंबकीय द्विध्रुव पर बल के परिणाम के रूप में माना जा सकता है। वक्रता, जड़ता और ध्रुवीकरण के बहाव का परिणाम कण के त्वरण को काल्पनिक बल मानने से होता है। दाब प्रवणता के कारण प्रतिचुंबकीय बहाव को बल से प्राप्त किया जा सकता है। अंत में, अन्य बल जैसे विकिरण दबाव और टकराव भी बहाव में परिणत होते हैं।
गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र
बल बहाव का एक सरल उदाहरण गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में एक प्लाज्मा है, उदा। आयनमंडल। अपवाह वेग है
कण के आवेश पर निर्भरता का अर्थ है कि बहाव की दिशा आयनों के लिए इलेक्ट्रॉनों के विपरीत है, जिसके परिणामस्वरूप एक धारा उत्पन्न होती है। एक द्रव चित्र में, यह वह धारा है जो चुंबकीय क्षेत्र से पार हो जाती है जो लागू बल का प्रतिकार करने वाला बल प्रदान करती है।
विद्युत क्षेत्र
यह बहाव, जिसे अक्सर कहा जाता है (ई-क्रॉस-बी) बहाव, एक विशेष मामला है क्योंकि एक कण पर विद्युत बल उसके आवेश पर निर्भर करता है (उदाहरण के लिए, ऊपर विचार किए गए गुरुत्वाकर्षण बल के विपरीत)। नतीजतन, आयन (जो भी द्रव्यमान और आवेश का) और इलेक्ट्रॉन दोनों एक ही दिशा में एक ही गति से चलते हैं, इसलिए कोई शुद्ध वर्तमान नहीं है (प्लाज्मा (भौतिकी) # प्लाज्मा की प्लाज्मा बल)। विशेष आपेक्षिकता के संदर्भ में इस वेग से गतिमान फ्रेम में विद्युत क्षेत्र लुप्त हो जाता है। बहाव वेग का मान किसके द्वारा दिया जाता है
गैर वर्दी ई
यदि विद्युत क्षेत्र एक समान नहीं है, तो उपरोक्त सूत्र को पढ़ने के लिए संशोधित किया जाता है[1]
गैर वर्दी बी
गाइडिंग सेंटर ड्रिफ्ट न केवल बाहरी बल ों से बल्कि चुंबकीय क्षेत्र में गैर-समानताओं से भी हो सकता है। इन बहावों को समानांतर और लंबवत गतिज ऊर्जा के रूप में व्यक्त करना सुविधाजनक है
ग्रेड-बी बहाव
जब कोई कण एक बड़े चुंबकीय क्षेत्र में जाता है, तो उसकी कक्षा की वक्रता कड़ी हो जाती है, अन्यथा गोलाकार कक्षा को चक्रज में बदल देती है। अपवाह वेग है
वक्रता बहाव
एक आवेशित कण को एक घुमावदार क्षेत्र रेखा का अनुसरण करने के लिए, आवश्यक अभिकेंद्रीय बल प्रदान करने के लिए वक्रता के तल से बहाव वेग की आवश्यकता होती है। यह वेग है
घुमावदार निर्वात बहाव
छोटे प्लाज्मा दबाव की सीमा में, मैक्सवेल के समीकरण ढाल और वक्रता के बीच संबंध प्रदान करते हैं जो संबंधित बहावों को निम्नानुसार संयोजित करने की अनुमति देता है
उपरोक्त ग्रेड-बी ड्रिफ्ट के लिए अभिव्यक्ति को मामले के लिए फिर से लिखा जा सकता है जब वक्रता के कारण होता है। यह सबसे आसानी से यह महसूस करके किया जाता है कि एक निर्वात में, एम्पीयर का नियम है
. बेलनाकार निर्देशांक में इस तरह चुना जाता है कि अज़ीमुथल दिशा चुंबकीय क्षेत्र के समानांतर होती है और रेडियल दिशा क्षेत्र के ढाल के समानांतर होती है, यह बन जाती है
ध्रुवीकरण बहाव
एक समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र भी इसके द्वारा दिए गए बहाव का परिणाम है
प्रतिचुंबकीय बहाव
प्रतिचुंबकीय बहाव वास्तव में एक मार्गदर्शक केंद्र बहाव नहीं है। दाब प्रवणता के कारण कोई एक कण अपवाहित नहीं होता है। फिर भी, द्रव वेग को एक संदर्भ क्षेत्र के माध्यम से चलने वाले कणों की गणना करके परिभाषित किया जाता है, और एक दबाव प्रवणता के परिणामस्वरूप एक दिशा में दूसरे की तुलना में अधिक कण होते हैं। द्रव का शुद्ध वेग किसके द्वारा दिया जाता है
बहाव धारा
के महत्वपूर्ण अपवाद के साथ बहाव, अलग-अलग आवेशित कणों का बहाव वेग अलग-अलग होगा। वेगों में यह अंतर वर्तमान में परिणाम देता है, जबकि बहाव वेग की सामूहिक निर्भरता के परिणामस्वरूप रासायनिक पृथक्करण हो सकता है।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Baumjohann, Wolfgang; Treumann, Rudolf (1997). बुनियादी अंतरिक्ष प्लाज्मा भौतिकी. ISBN 978-1-86094-079-8.
- Northrop, Theodore G (1961). "The guiding center approximation to charged particle motion" (PDF). Annals of Physics (in English). 15 (1): 79–101. doi:10.1016/0003-4916(61)90167-1.
- Blank, H.J. de (2004). "Guiding Center Motion". Fusion Science and Technology (in English). 61 (2T): 61–68. doi:10.13182/FST04-A468. ISSN 1536-1055.
- Alfvén, Hannes (1981). Cosmic plasma. Dordrecht, Holland: D. Reidel Pub. Co. ISBN 90-277-1151-8. OCLC 7170848.
- Sulem, P.L. (2005). Introduction to Guiding center theory. pp. 109–149. ISBN 9780821837238. Retrieved 22 October 2014.
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