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Ausblick

Teilchenbahnen in Magnetfeldern

Je nach Art des Eintritts und des Magnetfeldes durchlaufen geladene Teilchen verschiedene Bahnkurven.

Abb. 1 Bahnkurve eines positiv geladenen Teilchens, das senkrecht zu den Feldlinien in ein homogenes Magnetfeld eintritt

Tritt ein Teilchen senkrecht zu den Feldlinien in ein homogenes Magnetfeld ein, so ist die Bahnkurve ein Kreis senkrecht zu \({\vec B}\):\[q \cdot v \cdot B = m \cdot \frac{{{v^2}}}{r} \Leftrightarrow r = \frac{{m \cdot v}}{{q \cdot B}}\]

Abb. 2 Bahnkurve eines positiv geladenen Teilchens, das schräg zu den Feldlinien in ein homogenes Magnetfeld eintritt

Tritt ein Teilchen schräg zu den Feldlinien in ein homogenes Magnetfeld ein, so ist die Bahnkurve eine Schraubenlinie mit gleichbleibendem Radius \(r\) und gleichbleibender Ganghöhe \(h\):\[q \cdot {v_ \bot } \cdot B = m \cdot \frac{{{v_ \bot }^2}}{r} \Leftrightarrow r = \frac{{m \cdot {v_ \bot }}}{{q \cdot B}}\]\[T = \frac{{2 \cdot \pi  \cdot r}}{{{v_ \bot }}}\]\[h = T \cdot {v_\parallel } = \frac{{2 \cdot \pi  \cdot r \cdot {v_\parallel }}}{{{v_ \bot }}}\]

Abb. 3 Bahnkurve eines positiv geladenen Teilchens, das in ein inhomogenes, schwächer werdendes Magnetfeld eintritt

Tritt ein Teilchen in ein inhomogenes, schwächer werdendes Magnetfeld ein, so ist die Bahnkurve eine Schraubenspirale mit wachsendem Radius und Bewegung zum schwächer werdenden Feld.

Abb. 4 Bahnkurve eines positiv geladenen Teilchens, das in eine sogenannte magnetische Flasche eintritt

Was geschieht, wenn ein geladenes Teilchen von außen in den Einfluss eines Magnetfeldes gelangt, dessen Feldlinien in der Mitte weiter auseinanderliegen und an den Enden gebündelt sind?

Das Teilchen umkreist die Magnetfeldlinien in Schraubenlinien und wird, wenn es sich auf die zusammenlaufenden Feldlinien zu bewegt, wieder zur größeren Ausbuchtung der Feldlinien zurückgedrückt. Es ist gefangen wie in einer Flasche.

Die bedeutendste magnetische Flasche ist der Van Allen Gürtel im Magnetfeld unserer Erde. Auch im Bereich der Plasmasphysik werden magnetische Flaschen zum "Einsperren" geladener Teilchen verwendet.