等離子體的單一粒子運(yùn)動(dòng)主要是研究外加磁場(chǎng)中單一帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。帶電粒子在均勻的恒定磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是非常簡(jiǎn)單的。平行場(chǎng)的等速度運(yùn)動(dòng),垂直場(chǎng)的等速度運(yùn)動(dòng),是繞磁力線的圓運(yùn)動(dòng)(拉莫爾圓),也就是帶電粒子的回旋運(yùn)動(dòng)。若除了磁場(chǎng)外,還有其它外力F,則粒子除沿磁場(chǎng)的垂直運(yùn)動(dòng)外,還作回旋和漂移兩種運(yùn)動(dòng)。漂移運(yùn)動(dòng)是指拉莫爾圓的圓心(導(dǎo)向中心)與磁場(chǎng)垂直移動(dòng),可由靜電或重力引起。在磁場(chǎng)不均勻的情況下,漂移還可由磁場(chǎng)梯度和磁場(chǎng)的曲率等引起。
靜電引起的正、負(fù)電荷漂移相同,因此不會(huì)產(chǎn)生電流。與不產(chǎn)生靜電的正、負(fù)電荷的漂移相反,會(huì)產(chǎn)生電流。由于磁場(chǎng)在時(shí)間和空間上的變化很慢,所以可以將粒子運(yùn)動(dòng)看作是回旋運(yùn)動(dòng)和中心引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)的疊加。為了簡(jiǎn)化這個(gè)問(wèn)題,可以只考慮中心的運(yùn)動(dòng),而不考慮快速的回旋運(yùn)動(dòng),這稱為漂移近似。對(duì)于粒子軌道理論,主要是用漂移近似法研究粒子的運(yùn)動(dòng)。
緩變場(chǎng)中存在三個(gè)絕熱不變量,較重要的一點(diǎn)是,粒子的磁矩是垂直于磁場(chǎng)B的速度分量,質(zhì)量為m。這一特性和帶電粒子在磁力作用下保持動(dòng)能不變,使其受到一定形狀的不均勻磁場(chǎng)的限制。比如,地磁場(chǎng)可以限制帶電粒子在地球上形成的輻射帶(范艾倫帶)。熱核聚變控制下的磁鏡裝置也利用這一特性來(lái)限制等離子體。24556