В пространстве, занятом
движущейся средой, задано электрическое поле и
магнитное поле
. При этом предполагается, что
и
определяются
как внешними полями, так и зарядами и токами в самой среде.
Уравнение движения,
соответствующее компоненте может быть записано в
виде
(4.24)
Здесь есть
объемная электромагнитная сила , а
─ сила, действующую на
единицу объема
- й компоненты со стороны частиц
-той компоненты.
Определим силу, действующую на каждую из компонент, возникающую за счет столкновений частиц этой компоненты с частицами другой компоненты, следующим образом:
(4.25)
где ─ число
частиц
-го сорта в единице объема,
─ среднее время между столкновениями
частиц
-го сорта с частицами
- го сорта, за которое частица
-го сорта теряет в среднем импульс
. Обычно в качестве
выбирается
величина
( ─
средняя скорость частиц
-й компоненты
относительно
-й компоненты), которая соответствует
средней потере импульса при упругом столкновении двух частиц
, движущихся с относительной скоростью
в предположении изотропности рассеяния.
Согласно неравенству (4.20), для электронного газа
а для ионного и нейтрального газов
где ─
импульс частиц
-го газа относительно частиц
- го газа.
Теперь легко написать
уравнение движения для каждой из компонент среды. Пусть ─
скорость движения всей среды,
─ скорость движения
ионного относительно среды,
─ скорость движения
электронного относительно ионного газа. Скорость движения нейтрального газа
определяется через скорость среды и скорости ионного газа и электронного газа
по формуле
. (4.26)
При выводе этого соотношения
считается, что скорость элемента среды совпадает со скоростью его центра масс,
и используется неравенство (4.20). Последний член оставлен, несмотря на малую
массу электрона, в связи с тем, что может оказаться . Коме
того. Здесь и всюду в дальнейшем считается, что
. (4.27)
Так как значительные концентрации
объемного заряда не могут возникнуть при отсутствии специальных внешних
условий. В связи с этим членами всюду пренебрегаем по
отношению к членам ~1. Условие (4.27) не равносильно предположению об
отсутствии пространственного заряда, т.к. малое превышение числа электронов над
числом ионов может дать заметный вклад в силу, действующую на среду со стороны
электрического поля
и в плотность тока за счет
переноса зарядов вместе со средой.
Так как средний импульс
электронов относительно ионов равен , а относительно
нейтральных частиц
,
то уравнение движения электронного газа можно записать в виде
(4.28)
Импульс ионов относительно нейтральных частиц равен
Используя это выражение, запишем уравнение движения ионного газа
(4.29)
В уравнениях (4.28) и (4.29) -
соответственно время между столкновениями электронов с ионами, ионов с
нейтральными частицами и электронов с нейтральными частицами. Вместо уравнения
движения нейтрального газа будем пользоваться уравнением смеси в целом, которое
является следствием уравнения движения нейтрального газа и уравнений (4.28), (4.29),
(4.20) и (4.22):
(4.30)
Здесь мы воспользовались определением плотности тока
и неравенством (4.27).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.