Approximation centre guide   (3/3)

Commentaires sur les vitesses de dérive

La dérive de champs croisés ne dépend pas du signe de la charge ni de la masse : toute particule chargée libre dans un champ électromagnétique aura la même dérive de champ croisé. Cette dérive n'engendre donc pas de courant dans un plasma. Réciproquement, les équations décrivant la dynamique du plasma montrent qu'une vitesse globale (et constante) d'un plasma (un vent ou un mouvement de convection, un courant neutre, un souffle, une brise...) engendre un champ électrique de convection tel que .
La dérive de gradient, proportionnelle à , dépend donc de la charge des particules, c'est une dérive apte à créer un courant électrique. De même pour la dérive de courbure et la dérive de polarisation.
La masse n'a pas d'effet sur la dérive de gradient. Des électrons et des ions ayant la même énergie cinétique subirons donc la même dérive, mais en sens contraires.
Des ions et des électrons de même énergie cinétique parallèle subirons la même dérive de courbure mais dans des sens opposés. Si leurs vitesses parallèles sont égales, alors la dérive des ions sera beaucoup plus forte.
Dans tous les cas de figure, la dérive de polarisation est beaucoup plus forte pour les ions que pour les électrons, dans le rapport de leurs masses. Dans bien des calculs, on néglige la dérive de polarisation des électrons.
L'appliquette suivante permet de simuler le mouvement d'une particule chargée dans un champ magnétique dont la direction est constante, mais dont l'amplitude passe de zéro (à gauche) à une valeur non nulle (à droite).
Le gradient de champ est au milieu.
Le pas de temps pour les électrons est plus petit que pour les ions, afin d'éviter une attente inutilement longue pour le calcul du mouvement des ions. En effet, a énergie égale, les ions, plus lourds, sont beaucoup plus lents que les électrons. De ce fait, la vitesse à laquelle sont tracés les points ne représente pas la vitesse réelle de la particule, opu bien il faut considérer que le film des ions passe en accéléré par rapport aux électrons.
Si on lance une particule depuis la gauche (x=-80 par exemple), elle commencera par avoir un mouvement rectiligne.
Si on la lance depuis la droite (x=80), elle décrira une hélice.
Si on la lance au milieu (x=0), là où il y a un gradient transverse de champ magnétique, la particule subit une dérive. Cette dérive correspond à la dérive de gradient du centre guide.