电磁学北大王稼军讲义磁力.pptVIP

* * 北京大学物理学院王稼军编 荷变还是质变？ 荷随速度变化 ？否！ 对电中性物质加热，电子速度的变化会破坏电中性——实际没有 应该是质随速度变化 荷质比测量的意义 电子是第一个被发现的基本粒子 搞清楚什么是电 发现了速度效应 提供狭义相对论的重要实验基础 现代实验测量电子的荷质比是 * 北京大学物理学院王稼军编 等离子体磁约束 等离子体：部分或完全电离的气体。 特点：由大量自由电子和正离子及中性原子、分子组成，宏观上近似中性，即所含正负电荷数处处相等。 带电粒子在磁场中沿螺旋线运动 与B成反比 强磁场中，每个带电粒子的活动被约束在一根磁力线上，此时，带电粒子回旋中心（引导中心）只能沿磁感应线作纵向运动，不能横越。——磁约束 例：受控热核反应——托克马克、磁镜 * 北京大学物理学院王稼军编 浸渐不变量——磁矩 带电粒子作圆周运动 ——圆电流——磁矩 面元法线 B不变时恒定不变 横向动能 可以证明磁场梯度不太大时，近似不变 浸渐不变量 B不变时均恒定不变 * 北京大学物理学院王稼军编 考虑磁场随 z 变化缓慢 取图中圆柱形高斯面，运用磁高斯定理有 证明:在随空间缓慢变化的磁场中，带电粒子的回旋磁矩为守恒量 取r=0的磁场 找到B的r分量和 z分量之间的关系 * 北京大学物理学院王稼军编 沿z方向的粒子运动方程 洛伦 兹力 * 北京大学物理学院王稼军编 洛伦兹力不做功—粒子动能守恒 * 北京大学物理学院王稼军编 应用举例 磁镜 粒子在强磁场区受到指向弱磁场方向的力，向弱磁场方向运动——“反射”到中央，被约束在两镜之间 洛伦兹力不做功，W也不变 受指向弱磁场方向的力 * 北京大学物理学院王稼军编 托卡马克装置( JET ) 先进的全超导托卡马克可以提供稳态的环形磁容器,是托卡马克稳态运行的必要条件，是未来聚变堆所必须 * 北京大学物理学院王稼军编 26 EPS, Mastrich, Netherlan, 14-18 June, 199 随着温度升高，物质将从固态?液态?气态?等离子体 等离子体 * 北京大学物理学院王稼军编 * 北京大学物理学院王稼军编 R = 1.22m (achieved) a = 0.285m (C Limiter) Ip = 100~250 kA (250) ne = 1~6x1013cm-3 (6.5) BT = 1~2.5T(2.5) Te = 1~2 KeV (4.6) Ti = 0.2~0.6K eV (1.8) t = 1~ 5s ( 300 s) ICRF: f = 15~45MHz, CW(035MW, 10s) LHCD: f = 2.45GHz, 10s (0.65MW) Pellet injector: up to 8 pellets /per shot Supersonic beam injection: 1.0 km/s Main Goal: Steady-state advanced operation and related physics ( Ip 100kA, Ne1.0x13cm-3, Te1keV, t=30-60s) HT-7 超导托卡马克 中国的超导托卡马克研究计划 * 北京大学物理学院王稼军编 EAST 的核心是建造一个大型、先进、 全超导托卡马克核聚变实验装置 EAST超导托卡马克 * 北京大学物理学院王稼军编 ASIPP 具有三台高精度绕线机的超导线圈绕制车间（已经完成全部任务） * 北京大学物理学院王稼军编 ASIPP 建成国内最大超导线圈真空压力浸渍车间 * 北京大学物理学院王稼军编 Looking for the good zero stray field configuration in discharge chamber has been obtained * 北京大学物理学院王稼军编 地磁场——天然的磁镜捕集器 范.阿伦辐射带——由地磁场所俘获的带电粒子（绝大部分为质子核电子）组成 * 北京大学物理学院王稼军编 霍耳效应 p133/p150 经典霍耳效应 1879年德国物理学家Hall发现的 量子Hall效应 1980年，德国物理学家冯.克利青（Von Klitzing）发现 分数量子Hall效应 1982年，普林斯顿大学的美籍华裔教授崔琦和Stoemer 发现 * 北京大学物理学院王稼军编 经典霍耳效应 原理：带电粒子在磁场中运动 样品：导体或半导体长方形样品 载流子：带正电如图a 载流子：带负电如图b 实验表明： Hall系数 E? E? * 北京大学物理学院王稼军编 Hall系数 带电粒子受力平衡时 K取决于载流子浓度和带电的正、负