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[[Bild:magnetische_flasche.jpg|mini|hochkant|Magnetfeldkonfiguration eines magnetischen Spiegels]]

Unter einer (idealen) '''magnetischen Flasche''' versteht man eine [[Symmetrie (Geometrie)|rotationssymmetrische]] [[Magnetfeld]]konfiguration, die um eine ausgezeichnete Achse liegt und an den Enden eine – im Vergleich zum Zentrum – hohe [[magnetische Feldstärke]] aufweist. In einer solchen Konfiguration können [[Elektrische_Ladung|geladene]] [[Elementarteilchen|Teilchen]] dauerhaft eingeschlossen werden.

Das Magnetfeld einer magnetischen Flasche muss nicht ideal rotationssymmetrisch sein. Dies ist nur eine Annahme, die es ermöglicht, eine [[analytische Lösung]] für die [[Trajektorie (Physik)|Trajektorien]] geladener Teilchen zu finden. Ein Beispiel für eine magnetische Flasche mit nicht-rotationssymmetrischem Magnetfeld ist das [[Erdmagnetfeld]], das durch den [[Sonnenwind]] deformiert wird<ref>Heino Henke: ''Elektromagnetische Felder: Theorie und Anwendung'', Gabler Wissenschaftsverlage, 2011, ISBN 3642197450, S. 233 ff,
{{Google Buch|BuchID=GJfBcLXLxOwC|Seite=233|Hervorhebung=analytisch}}, {{Google Buch|BuchID=GJfBcLXLxOwC|Seite=236|Hervorhebung=stark verformt}}</ref> (siehe auch [[Van-Allen-Gürtel]]). Der Flaschenhals entsteht hier dadurch, dass die Stärke des magnetischen Feldes in Richtung der [[Pol (Geomagnetismus)|geomagnetischen Pole]] ansteigt.

Im Labor werden magnetische Flaschen auch als '''Spiegelmaschinen''' bezeichnet, sie dienen dem Einschluss von [[Plasma_(Physik)|Plasmen]] (siehe [[Fusion mittels magnetischen Einschlusses]]).

== Prinzip ==
Geladene Teilchen, die sich senkrecht zu einem [[Homogenes Feld|homogenen]] Magnetfeld bewegen, führen aufgrund der [[Lorentzkraft]] eine Kreisbewegung in der Ebene senkrecht zum Magnetfeld aus. Der Radius der Kreisbewegung wird als [[Larmor-Radius]] bezeichnet. Er ist groß für schwache Magnetfelder und klein für starke Magnetfelder.

Haben die Teilchen zusätzlich eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung des Magnetfeldes, so ergibt sich aus der Überlagerung von Kreisbewegung (senkrecht zum Magnetfeld) und Driftbewegung (in Richtung des Magnetfeldes) eine schraubenförmige Bewegung um die Magnetfeldlinien.

Steigt im Verlauf der Driftbewegung die Stärke des Magnetfeldes allmählich an, so wird der Larmor-Radius kleiner, und das Teilchen führt zunehmend engere Schraubenbewegungen aus. Gleichzeitig verlaufen die magnetischen [[Feldlinie]]n nicht mehr parallel zur Driftrichtung, sondern aufeinander zu. Damit wirkt auch die Lorentzkraft nicht mehr senkrecht zur Driftrichtung, sondern sie erhält eine Komponente, die ''gegen'' die Driftrichtung gerichtet ist. Das Teilchen wird also gegen die Driftrichtung [[Beschleunigung|beschleunigt]]. Infolgedessen wird die Driftbewegung abgebremst, sie kann – je nach [[kinetische Energie|kinetischer Energie]] des Teilchens und Stärke des Magnetfeldes – bis zum Stillstand gebracht und schließlich sogar umgekehrt werden: das Teilchen wird im Hals der magnetischen Flasche 'reflektiert'. Dieser wird auch als '''magnetischer Spiegel''' bezeichnet.

Eine magnetische Flasche entsteht durch die Kombination von zwei magnetischen Spiegeln. Geladene Teilchen werden an den magnetischen Spiegeln an den Enden der magnetischen Flasche reflektiert und können so dauerhaft eingeschlossen werden.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Magnetismus]]
[[Kategorie:Plasmaphysik]]

Magnetische Flasche - Versionsgeschichte

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