电动力学project1:磁约束

核心问题:

磁场如何将移动的电荷粒子限制在有限的空间或某些腔体中。考虑一个环形螺线管。

待解决的问题

1、分析:运动电荷粒子不可能被这样一个环形磁场限制在螺线管内。(提示:考虑一个简单的例子,初始粒子速度是纯环形的。)
2、在螺线管的中心加一根载流环形线。线束形状为小半径rw的圆形,rw << a(见图2)。分析:如果环形线束电流足够大,速度为v的电荷粒子可以与环形线束一起被限制在螺线管内。(提示:再次考虑初始粒子速度平行于磁场的简单情况。现在的磁场是螺线管磁场和环形线圈产生的磁场的组合。)
3、编写一个简单的模拟代码,可以用来模拟电荷粒子在磁场中的运动。对上述结论进行数值验证。研究具有不同参数初始条件的粒子轨道
(中心处的螺线管磁场B0B_0,粒子电荷q,质量M,初始位置,初始速度,初始时刻平行于磁场的速度分量的比值和总速度)。
电动力学project1:磁约束