Soru:
Bir tokamakta plazma içindeki yüklü parçacıkların (iyon ve elektronlar) manyetik alan içindeki hareketini sağlayan kuvvetin fiziksel ifadesi nedir? Bu kuvvetin büyüklüğü nelere bağlıdır? Formülü kullanarak açıklayınız.
Çözüm:
💡 Manyetik alan içinde hareket eden yüklü bir parçacığa etki eden kuvvet, Lorentz Kuvveti olarak bilinir.
- ➡️ Lorentz Kuvveti'nin genel formülü: \(\vec{F} = q(\vec{E} + \vec{v} \times \vec{B})\)
- ➡️ Plazma içindeki parçacıklar nötr olduğu için (pozitif ve negatif yükler eşit sayıda), genellikle net bir elektrik alanı (\(\vec{E}\)) yoktur. Bu durumda kuvvet, manyetik kuvvet bileşeni ile verilir: \(\vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B})\)
- ➡️ Bu formüle göre kuvvetin büyüklüğü: \(F = |q| v_{\perp} B \sin\theta\) şeklindedir. Burada:
- \(q\): Parçacığın yükü (Coulomb)
- \(v_{\perp}\): Parçacığın hızının manyetik alana dik bileşeni (m/s)
- \(B\): Manyetik alanın şiddeti (Tesla)
- \(\theta\): Hız vektörü ile manyetik alan vektörü arasındaki açı
✅ Bu kuvvet, parçacığın hızına ve manyetik alana her zaman diktir. Bu da parçacığın kinetik enerjisini değiştirmez, sadece yönünü değiştirerek onu sarmal bir yörüngeye zorlar. İşte tokamak, bu prensibi kullanarak plazmayı hapseder.
