Дрейф в неоднородном магнитном поле
Проще всего выражение для скорости дрейфа в неоднородном магнитном поля находится, если ввести фиктивную магнитную силу
, (2.32)
где магнитный момент определяется выражением (2.13). Подставляя формулу (2.32) в общее выражение дрейфовой скорости (2.27), с учетом (2.13) получим
. (2.32)
Дрейфовое движение в магнитном поле может иметь место и в однородном магнитном поле, если силовые магнитные линии искривлены. В этом случае центр циклотронного кружка движется по искривленной силовой линии и можно считать, что на него действует центробежная сила, направленная по радиусу кривизны , нормальному к силовой линии
(2.33)
и после подстановки в формулу (2.27) получится векторная формула для скорости центробежного дрейфа
. (2.34)
Скорости градиентного и центробежного дрейфов зависят от заряда частицы, так что противоположно заряженные частицы дрейфуют в противоположных направлениях и имеет место разделение зарядов в плазме.
Плотность дрейфового тока выражается как
, (2.35)
где - число частиц в единице объема, - скорость соответствующего дрейфового движения. Откуда для градиентного дрейфа
(2.36)
и для центробежного дрейфа
. (2.37)
Поляризационный дрейф
Если частицы испытывают постоянное или медленно меняющееся ускорение , то уравнение движения можно записать
, (2.38)
что совпадает с уравнением (2.1), если к силе добавить инерционную силу
. (2.39)
Важнейшим случаем инерционного дрейфа является поляризационный дрейф, где ускорение происходит от изменения скорости электрического дрейфа, вызванного переменным электрическим полем. Если скорость изменения электрического поля есть , то электрический дрейф происходит с ускорением (см. (2.30))
, (2.40)
создающим инерционную силу
. (2.41)
Эта сила, согласно формуле (2.27) вызывает дрейф частиц со скоростью
. (2.42)
Рассмотрим простейший случай, когда переменное электрическое поле направлено поперек магнитного. В этом случае второй член обращается в нуль и скорость поляризационного дрейфа оказывается направленной вдоль электрического поля
. (2.43)
Таким образом, поперечное переменное электрическое поле вызывает в замагниченной плазме дрейфовый ток плотностью
, (2.44)
где - плотность плазмы.
Плотность дрейфового тока пропорциональна массе частицы, так что он переносится практически целиком ионами. Этот дрейфовый ток во многих случаях оказывается гораздо существеннее, чем соответствующий ток проводимости.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.