带电粒子在均匀电磁场中的运动.doc

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1、.目录一、引言1二、认识等离子体1三、单粒子轨道运动43.1带电粒子在均匀电场中的运动学特性53.1.1与垂直或平行时带电粒子的运动轨迹53.1.2与成任一夹角时带电粒子的运动轨迹53.2带电粒子在均匀磁场中的运动学特性63.2.1洛伦兹力63.2.2粒子的初速度垂直于73.2.3粒子的初速度与成任一夹角时83.3带电粒子在均匀电磁场中的运动学特性103.3.1、和两两相互垂直103.3.2与成任一夹角，垂直它们构成的平面12四、小结14参考文献14..等离子体的单粒子轨道运动——带电粒子在均匀电磁场中的运动摘

2、要：等离子体是由电子、离子等带电粒子以及中性粒子（原子、分子、微粒等）组成的。只讨论单个粒子在外加电磁场中的运动，忽略粒子间的相互作用，即单粒子轨道运动，它是描述等离子体运动状态的三种方法之一。这种方法能给出带电粒子运动的直观物理图像，是进一步了解复杂运动的基础。粒子轨道理论的基本方法是求解粒子的运动方程。本文中，我们着重介绍带电粒子在均匀电磁场中的运动特性。关键词：等离子体；带电粒子；电磁场；轨迹Abstract:Aplasmaisanionisedgas,consistingoffreeelectrons,

3、ionsandatomsormolecules.Itisdiscussedthatasingleparticlemovesinanexternalelectromagneticfield,whichisoneofmethodsdescribedtheplasmamotion.Thismethodcangiveaconcisephysicalpictureaboutthechargedparticles.Thesolutionofparticlesmotionisthebasicmethodofparticleo

4、rbittheory.Inthisthesis,Ihighlightthemotioncharacteristicsofthechargedparticleinevenelectricalandmagneticfield.Keywords:Plasma;chargedparticles;electromagneticfield;track..一、引言物质的三态（固态、液态和气态）人们早已司空见惯，可是被称为物质第四态的等离子体，尽管占宇宙中可见物质的99%，可是我们对它的认识依然很少。实际上，认识等离子体的运动

5、规律是人类认识自然界，认识地球空间环境，进而冲出地球，走向太空的必要条件。看似神秘的等离子体其实广泛存在于我们的这个世界，从炽热的恒星、灿烂的气态星云、浩瀚的星际间物质，到多变的电离层和高速的太阳风，都是等离子体的天下。21世纪人们已经掌握和利用电场和磁场产生来控制等离子体。最常见的等离子体是高温电离气体，如电弧、霓虹灯和日光灯中的发光气体，又如闪电、极光等。金属中的电子气和半导体中的载流子以及电解质溶液也可以看作是等离子体。在地球上，等离子体物质远比固体、液体、气体物质少。在宇宙中，等离子体是物质存在的主要形

6、式，占宇宙中物质总量的99%以上，如恒星(包括太阳)、星际物质以及地球周围的电离层等，都是等离子体。简单的将等离子体分类，可以认为等离子体是由电子、离子以及未电离的中性粒子组成，宏观上呈现准中性。单粒子轨道运动作为描述等离子体运动状态中最简单的一种，即在给定的电磁场中的运动，我们只考虑单个粒子在场中的运动，而忽略离子间的相互作用以及粒子对场的反作用。粒子轨道理论适用于稀薄等离子体，对于稠密等离子体也可以提供某些描述，但由于没有考虑集体效应，局限性很大。粒子轨道理论基本方法是求解粒子的运动方程。利用粒子轨道运动来

7、描述等离子体的行为的前提是假定磁场和电场是预先确定的，不会受到带电粒子运动的影响。二、认识等离子体..大家早已熟知物质的固体、液体和气体三态。将固体加热到熔点时，粒子的平均动能超过晶格的结合能，固体会变成液体；将液体加热到沸点时，粒子的动能会超过粒子之间的结合能，液体会变成气体。如果将气体进一步加热，气体则会部分电离或完全电离，即原子的外层电子会摆脱原子核的束缚成为自由电子，而失去外层电子的原子变成带电的离子。当带电粒子的比例超过一定程度时，电离气体凸显出明显的电磁性质，而其中正离子和负离子（电子）的数目相等，

8、因此被称为等离子体（plasma），又被称为物质的第四态。“plasma”一词最早在生物学名词原生质中出现。1839年，捷克生物学家浦基尼最先将“原生质”的名词引入科学词汇。它表示一种在其部散布许多粒子的胶状物质，是组成细胞体的一部分，也称为“血浆”。1929年，郎缪尔和托克斯在研究气体放电时首次将“plasma”一词用于物理学领域，用来表示所观察到的放电物质，该词来源为古希腊语，即为