名词解释

磁镜应用

总结

名词解释

磁镜(Magnetic Mirror) 是一种中间弱、两端强的特殊的磁场位形。制作磁镜的方法有很多，比较简单的是用两个电流方向相同的线圈产生一个中间弱两端强的磁场，这一磁场区域的两端就形成了两个磁镜，这磁场分布叫磁瓶。另一种磁镜结构由很多匝线圈绕成直线管形状的管室，两端线圈密度比中间大，从而两端磁场比中间强。

当绕着磁力线旋进的粒子由弱磁场区进入两端的强磁场区域时，就会受到一反向力的作用。这个力迫使粒子的速度减慢，轨道螺距缩短，然后停下来并反射回去，反射回去的粒子达管子中心区域后，又向另一端螺旋前进，达端口后又被反射回来。粒子就像光在两个镜子之间来回反射，所以称之为磁镜。

磁镜应用

目前，磁镜主要用于磁约束技术。在可控核聚变装置中，利用磁镜将高温等离子气体约束在磁瓶中，可以使核聚变稳定进行。

假设有一个带电粒子，质量为 ，带电量为q，运动速度为 。该粒子沿着磁镜中轴的方向进入磁场，设磁场强度为 ，那么我们可以得到一下关系：

1 带电粒子在磁场中作螺旋式运动时，一方面以平行于磁场方向的纵向分速度 前进，一方面又以垂直于磁场方向的横向分速度 绕磁力线作圆周运动。设平行于磁场方向的动能为 ，垂直于磁场方向的动能为 ，因洛仑兹力不做功，故带电粒子的动能保持不变，即

W1 + W2 =constant················（1）

粒子在磁镜中运动时，由于磁场不均匀，故 和 都在变化，平行于磁场方向的动能和垂直于磁场方向的动能相互转化。

2 设带电粒子做圆周运动形成的等效电流为I，粒子运动轨迹的半径为R，面积为S，那么粒子运动产生的磁矩为：

L =I·S；

有由于粒子做圆周运动满足方程：

根据磁矩不变性原理可知，对于一种粒子来讲，其磁矩大小 是一个常数。故垂直磁场线方向的动能 会随着磁场强度的变化而变化。当粒子从弱磁场区域向强磁场区域运动时， 增大，而总能量保持不变，于是 会减小。

3 我们可以推测，在平行于磁场的方向上，该粒子一定受到某个力的作用，使 减小。设这个力为F。

由公式 W = FS

总结

综上可得，粒子在运动过程中 不断减小，如果磁场强到使 = W，那么 = 0，既粒子在平行于磁场方向的速度为零。这时，粒子开始改变方向，从强磁场区域向弱磁场方向运动，粒子被“反射”。