带电粒子在磁场中的运动区及其模型实验

本文讨论了带电粒子在电磁场中的运动区域.在计算过程中假定磁场是有势的,并且势函数分别考虑为轴对称与平面函数.计算结果表明:当磁场足够强时,粒子运动区的边界与磁力线是相似的.这个结果表明,我们可以根据磁力线图形确定带电粒子的运动区.此外,还将上述计算结果与模型实验做了对此,在磁场中的辉光放电实验里,放电中的辉光区部分相当于粒子的运动区,暗区部分相当于粒子禁区.对比结果表明,辉光区的边界与磁力线相似,其中有以下几个结果:（1）当磁场是一个偶极磁场,并且其磁短的大小大于其临界值时,则放电辉光将被捕获于偶极磁场中,其边界近似于磁力线;（2）当偶极磁场受到扰动时,设扰动场分别考虑为与赤道面上的偶极磁场方向相反的均匀磁场,以及位于捕获区之外在赤道面上的电流环磁场时,则偶极磁场磁力线将向外伸长,实验观测到被捕获于偶极磁场中的辉光将同时伸长,并且辉光区边界的变化与磁力线的变化是相似的;（3）根据中性线磁场中的辉光放电实验表明,辉光区的边界仍然与中性楱磁场的磁力线相似.由于气体放电中的现象比较复杂,因此要进行定量的计算是比较困难的,为此我们引进了一些简化假定,定量计算了辉光区在上进各种磁场中的边界,计算出来的辉光边界的大小和形状与实验结果是相同的.