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Deriva dipolar magnética en campos magnéticos homogéneos y no homogéneos




Enviado por marcoart_7



    1. Campo magnético
      homogéneo
    2. Campo magnético no
      homogéneo
    3. Otros tipos posibles de deriva
      multipolar

    CAMPO MAGNETICO
    HOMOGENEO

    Sea

    De modo que la Lagrangiana del sistema
    será:

    donde es
    el momento dipolar magnético y es un campo
    magnético uniforme. En coordenadas
    cilíndricas.

    Lasa ecuaciones de
    movimiento
    correspondientes son:

    reemplazando el valor de L
    resulta:

    Para y
    las soluciones son
    sencillas:

    donde tanto a como b son las constantes de la
    ecuación paramétrica correspondiente se
    tiene:

    ecuación diferencial de segundo orden cuya
    solución parametrica es:

    y su polinomio característico es:

    como se puede observar su solución es de la forma
    hiperbólica

    en el caso en el que las constantes sean iguales a 1/2
    se tiene:

    CAMPO MAGNETICO
    NO HOMOGENEO

    Otro tipo de variación del campo que da lugar a
    la deriva del centro de guía de las partículas es
    la curvatura de las líneas de fuerza del
    campo magnético. Consideremos el campo bidimensional, en
    la que las líneas de fuerza están curvadas con un
    radio de
    curvatura local R grande frente al radio a, en el que la
    partícula gira alrededor de las líneas de
    campo.

    De igual modo se puede hacer una deducción mas directa a partir de la fuerza
    de Lorentz.

    Si tomamos coordenadas cilíndricas con origen en el centro de
    curvatura, la inducción magnética tiene solamente
    componente según. Entonces puede demostrarse
    fácilmente que la ecuación de la fuerza de las tres
    ecuaciones de movimiento:

    En primera aproximación la trayectoria es una
    hélice de radio a, pequeño frente al radio de
    curvatura R, en el menor orden de aproximación tenemos.
    Así de la primera ecuación obtenemos un resultado
    aproximado para

    OTROS TIPOS POSIBLES
    DE DERIVA MULTIPOLAR

    DERIVA CUADRUPOLAR EN UN CAMPO
    ELECTRICO NO HOMOGENEO

    Desarrollando esta expresión en coordenadas
    cilíndricas se tiene la ecuación

    donde el gradiente del campo
    eléctrico en coordenadas cilíndricas es de la
    forma:

    Para el caso particular de un campo eléctrico no
    homogéneo del tipo:

    Sustituyendo los volares correspondientes, se obtiene.
    La ecuación

    Finalmente puesto que la fuerza es el gradiente de la
    energía es:

    Desarrollando en coordenadas cilíndricas se
    tiene:

    Aplicando la Transformada de Laplace a la
    ecuación diferencial de segundo grado se tiene:

    con las condiciones iniciales:

    Sea

    y aplicando la transformada Inversa de Laplace
    finalmente se obtiene:

    Como se puede observar esta última
    ecuación permite establecer la trayectoria de la
    partícula en presencia de un campo eléctrico no
    homogéneo debido a su momento cuadrupolar. Si lugar a
    dudas similar técnica podría usarse para evaluar el
    comportamiento
    de cualquier partícula en la presencia de campos
    magnéticos y/o eléctricos considerando la
    contribución de los momentos multipolares
    significativas.

    BIBLIOGRAFIA

    CHEN, FRANCIS F. (1974), INTRODUCTION TO PLASMA PHYSICS
    AND CONTROLLED FUSION, PLENUM PRESSS- NEW CORK,
    LONDON.

    JACKSON, JHON DAVID (1966), ELECTRODINÁMICA
    CLÁSICA, EDIT. ALAMBRA- MADRID.

    B. G. LEVICH (1971), TEORÍA DEL CAMPO
    ELECTROMAGNÉTICO. REVERTE- BARCELONA.

    S. LEE, P.H. SAKANACA SMALL PLASMA PHISICS EXPERIMENTS
    WORLD SCENTIFIC PUBLISHING CO, 1988

    Lic. ARTURO QUISPE QUISPE

    ESTUDIOS REALIZADOS

    LICENCIADO EN FISICO MATEMATICAS UNSAAC-CUSCO

    TRABAJO REALIZADO EN EL 2002 CON EL APOYO DEL Dr.
    OSWALDO LUIZAR OBREGON

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