БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (МА)

Лит.: Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс), под редакцией Е. Г. Шрамкова, М., 1972; Кифер И. И., Пантюшин В. С., Испытания ферромагнитных материалов, М. — Л., 1955; Чечерников В. И., Магнитные измерения, 2 изд., М., 1969; ГОСТ 12635-67. Методы испытаний в диапазоне частот от 10 кгц до 1 Мгц, ГОСТ 12636-67. Методы испытаний в диапазоне частот от 1 до 200 Мгц.

В. И. Чечерников.

Магни'тные ка'рты,карты земной поверхности, на которых при помощи изолиний ( изодинам, изогон, изоклин ) показано распределение напряжённости геомагнитного поля или её составляющих. Наиболее распространены мировые М. к. и карты аномального магнитного поля. Мировые карты отражают основные особенности главного геомагнитного поля (нормального поля), источником которого считают движение электропроводящего вещества земного ядра (см. Земной магнетизм ) . Размеры структурных особенностей главного поля близки к размерам континентов, поэтому обычный масштаб мировых карт 1: 10 000 000 или мельче. На мировых М. к. сглажены отклонения, обусловленные неоднородностями строения земной коры, залеганием рудных месторождений и другими местными факторами. Карты аномального магнитного поля отражают местные отклонения геомагнитного поля от главного поля. Эти отклонения наблюдаются, как правило, на площадях с линейными размерами порядка десятков км и менее. Поэтому М. к. аномального поля имеют более крупный масштаб (например, 1: 200 000); эти карты обычно составляют по результатам аэромагнитной съёмки. М. к. необходимы для изучения строения земных недр, поиска полезных ископаемых и решения ряда других задач. Вследствие векового хода магнитного поля Земли М. к. стареют, поэтому их периодически, через 5—10 лет, пересоставляют.

Лит.: Яновский Б. М., Земной магнетизм, [3 изд.], т. 1, Л., 1964.

В. Н. Луговенко.

Магни'тные ли'нзы, устройства для создания магнитных полей, обладающих определённой симметрией; служат для фокусировки пучков заряженных частиц. Подробнее см. в статье Электронные линзы.

Магни'тные лову'шки,конфигурации магнитного поля, способные длительное время удерживать заряженные частицы внутри определённого объёма пространства. М. л. природного происхождения является магнитное поле Земли; огромное число захваченных и удерживаемых им космических заряженных частиц высоких энергий (электронов и протонов) образует радиационные пояса Земли за пределами её атмосферы В лабораторных условиях М. л. различных видов исследуют главным образом применительно к проблеме удержания смеси большого числа положительно и отрицательно заряженных частиц — плазмы. Совершенствование М. л. для плазмы направлено на осуществление с их помощью управляемой термоядерной реакции, в которой ядерная энергия лёгких элементов высвобождается не в виде мощного взрыва, а сравнительно медленно, в ходе контролируемого и регулируемого человеком процесса (см. Управляемый термоядерный синтез ) .

Для того чтобы быть М. л., магнитное поле должно удовлетворять определённым условиям. Известно, что оно действует только на движущиеся заряженные частицы. Скорость частицы v в любой точке всегда можно представить в виде геометрической суммы двух составляющих — v ^, перпендикулярной к напряжённости Н магнитного поля в этой точке, и v ||, совпадающей по направлению с Н .Сила F воздействия поля на частицу, так называемая Лоренца сила , определяется только v ^ и не зависит от v ||. В СГС системе единиц F по абсолютной величине равна v ^H, где c — скорость света, е — заряд частицы. Сила Лоренца всегда направлена под прямым углом как к v ^, так и к v || и не изменяет абсолютных величины скорости частицы, однако меняет направление этой скорости, искривляя траекторию частицы. Наиболее простым является движение частицы в однородном магнитном поле ( Н повсюду одинакова по величине и направлению). Если скорость частицы направлена поперёк такого поля ( v = v ^ ), то её траекторией будет окружность радиуса R ( рис. 1 , а) . Сила Лоренца в этом случае играет роль центростремительной силы (равной mv 2 ^/ R, m — масса частицы), что даёт возможность выразить R через v ^ и Н : R = v ^/ w н , где w н = eH / mc. Окружность, по которой движется заряженная частица в однородном магнитном поле, называется ларморовской окружностью, её радиус — ларморовским радиусом ( R л ) , а w н — ларморовской частотой. Если скорость частицы направлена к полю под углом, отличающимся от прямого, то, кроме v ^, частица обладает и v ||. Ларморовское вращение при этом сохранится, но к нему добавится равномерное движение вдоль магнитного поля, так что результирующая траектория будет винтовой линией ( рис. 1 , б).

Рассмотрение даже этого простейшего случая однородного поля позволяет сформулировать одно из требований к М. л.: её размеры должны быть велики по сравнению с R л , иначе частица выйдет за пределы ловушки. Так как R л убывает с возрастанием Н , то удовлетворить этому условию можно не только увеличением размеров М. л., но и увеличением напряжённости магнитного поля. При экспериментах в лабораториях идут по второму пути, в то время как в природных условиях, не стеснённых человеческими масштабами, чаще возникают М. л. с протяжёнными, но сравнительно слабыми полями (например, радиационный пояс Земли).

Далее, малость R л обеспечивает ограничение движения частицы в направлении поперёк поля, но его необходимо ограничить и в направлении вдоль силовых линий поля. В зависимости от метода ограничения различают два типа М. л.: тороидальные и зеркальные (адиабатические).

Тороидальные М. л.Один из способов предотвращения ухода частиц из М. л. вдоль направления поля состоит в придании ловушке конфигурации, при которой у объёма, занимаемого ею, вообще нет «концов»; такой конфигурацией является, например, тор. Ловушка этого типа была первой М. л., предложенной И. Е. Таммом и А. Д. Сахаровым в 1950 в связи с проблемой осуществления управляемой термоядерной реакции. Простейшим примером М. л. этого типа является тороидальный соленоид ( рис. 2 , а) . Однако в ловушке со столь простой геометрией поля частицы удерживаются не очень долго: за каждый оборот вокруг тора частица отклоняется на небольшое расстояние поперёк поля (так называемый тороидальный дрейф). Эти смещения накапливаются, и в конце концов частицы попадают на стенки М. л. Для компенсации тороидального дрейфа можно сделать поле неоднородным вдоль М. л., как бы «прогофрировав» его ( рис. 2 , б) . Но более удобно создать конфигурацию, при которой силовые линии магнитного поля винтообразно навиваются на замкнутые поверхности, причём эти поверхности вложены одна в другую. Например, если внутри тороидального соленоида поместить проводник с током, проходящий по его средней линии ( рис. 2 , в) , то силовые линии поля будут навиваться на тороидальные поверхности. Частицы с малым R л будут не очень сильно отклоняться от этих поверхностей. Аналогичные конфигурации можно создать с помощью внешних обмоток, например, как предложено американским учёным Л. Спицером в 1951, добавляя к обмотке тора (рис. 2, а) винтовую обмотку с попеременно направленными токами. Ещё один способ состоит в скручивании тора в фигуру типа «восьмёрки» ( рис. 2 , г) . Можно также использовать более сложные конфигурации, комбинируя различные элементы «гофрированных» и винтовых полей.