Кугушев А.М., Голубева Н.С. Основы радиоэлектроники. Линейные электромагнитные процессы (1969) (1092090), страница 57
Текст из файла (страница 57)
ыгг ын (5-7-11) С упеличением напряженности намагничнпаюшего поля Но радиус траектории электронов уменьшается, т. е. состапляюшая движения их, перпендикулярная магнитному полю, практически исчезает. Вращательное движение электронов приводит к позникнопению тока, текущего по периметру, охнатываюшему плазменную среду и плоскости, перпендикулярной намагничив а юшему полю.
Этот ток создает собственное магнитное поле, направленное протнп внешнего намагничниаюшего поля, ослабляя его (рис. 5-30). Это означает, что находящаяся под однородным давлением сильно ионизиропанная плазма япляется диамагнетиком, который ха- Из этих пыраженнй следует, что электрон в магнитном поле пспьжыпает центростремительное ускорение, т. е. его траекторией является окружность. Радиус этой окружности и угловая частота вращения электрона определяются из уравнения а-В.
пОндеРОмОтОРные силы В СТАЦИОНАРНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ Иа основе формулы (1-6-19) давление, т.е. поверхностная плотность пондеромоторных сил магнитного поля, (5-8-2) Пондеромоторные силы магнитного поля, действующие на проводящие тела, по которым протекаю~ токи, возникают как от взаимодействия тока с создаваемым этим током собстненпы а магнитным полем, так и от нзаимодейстпия с внешним магнитным полем других источников. Силы собственного магнитного поля. Силы, действуюшпе между параллельными ленточными (плоскими) проводами, разделенными малым зазором, т.
е. когда с(((Ь (рис, 5-31), можно определить на основе выражения (5-8-1). При этом условии, и если токи и лентах имеют протпноположиое направление, можно считать, что магнитное поле практически полностью сосредоточено и зазоре между лентамп. 1-!апряженность поля (с учетом формулы (1-3-1)] !1=е,Н=е,—. (5-8-3) 1 'Ь На основании формул (5-8-1) и (5-8-3) давление, испытываемое Рис. В-ЗЦ К определению по.г,тсромоторных сил, действующих па плраллсльиые ленточные провода. рм — — р, Н (Нпс) — рл Н'по (ы 'лгт].
(5 8 1) 1 2 а их объемная плотность согласно формуле (1-6-20) ! = [,)В! — — Нхдгас) )ь,. 2 внутренней поверхностью каждой нз лент и расталкива- юшее их, ря О' и»М Рм 2 2ат (5-8-4) Если токи в лентах имеют одинаковое направление, это же выражение определяет силы, стягивающие обе ленты, В этом случае можно считать, что напряженность поля в зазоре между лентами практически равна нулю, а напряженность внешнего поля [с учетом формулы (1-3-) )] Н=1/Ь, Как следует из формулы (5-8-4), при неизменной величине тока 1 силы, действующие между проводами, не зависят от величины зазора Ы между ними.
Однако в другом случае, при котором сохраняется постоянство магнитного потока в зазоре, этн силы зависят от величины зазора, резко возрастая с его уменьшением. Если магнитный поток на единицу длины бза = 1 [ж] г( [м] ры Н = сопз4, т. е. если сопвг раН= —; и' (5-8-5) ! = — 'оп', ра то согласно формуле (5-8-4) давление сопзг Р и' (5-8-4а) Изменение зазора здесь связано с затратой энергии внешних источников и приводит к изменению величины тока в проводах. Расталкивающие силы [см. выражение (5-8-4)] могут уравновесить силы тяжести, в результате чего прн горизонтальном расположении пластин верхняя пластина может находиться в подвешенном состоянии над нижней.
Подчеркнем, что устойчивое равновесие создается только стационарным полем; в электростатическом и магнитостатическом полях может иметь место только неустойчивое равновесие. Постоянство магнитного потока между проводящими поверхностями может быть обеспечено путем перево— 440 ~ да проводов в состояние сверхпроводимости в магнитном поле внешнего источника. После охлаждсния проводов до температуры ниже температуры перехода источник внешнего магнитного поля отключается. В результате этого в проводах возникает (индуцируется) ток, создающий свой магнитный поток, равный внешнему (возникает «захваченный» магнитный поток).
Так как в состоянии сверхпроводимости проводник является идеа.чьным диамагнетиком и, следовательно, идеальным магнитным экраном, то захваченный магнитный поток остается неизменным при изменении зазора между лентами. Однако при этом изменяется линейная плотность тока в сверхпроводящих лонгах; сог.часио формуле (5-8-5) она возрастает при уменьшении зазора. растая~ пваюшие силы в зазоре между сверкирововтппмп иоверхностямп практически применяют в подшипниках без трения; здесь устраняется касание между втулкой и валом действием поодсромоториых сил [сьс формулу (о-8-4а)].
Зги же силы могут поддерживать во взаеп~еином состоянии сверхпроводяптее тело в нео о породном магию ион поле. Последнее явление используется в пчтоскопах и других приборах без механического трения. Рассмотрим силы собственного магнитного поля, действующие на проводящий цилиндр радиусом а [ж], по которому протекает ток величиной 1 [а]. Согласно формуле (5-8-2) равномерно движущиеся носители зарядов испытывают силу в направлении, перпендикулярном оси цилиндра (рис. 5-32,а). При выбранном расположении координатных осей З=ет/ и В=ргаг4 объемная плотность сил (= — е, )ь, 1Н [я/жа].
(5-8-6) Если предположить, что плотность тока 1=1/яах по сечению цилиндра равномерна, т. е. напряженность магнитного поля Н„=,=1/2па [см. формулу (5-2-4)], то объемная плотность силы у поверхности проводящего цилиндра будет определяться выражением ра [ ~ а] Га 2па аа В твердом проводящем цилиндре силы, определяемые формулой (5-8-б), уравновешиваются взаимодействием зарядов внутри кристаллической решетки. При этом может возникнуть пинч-эффект †сжат электронной плазмы твердого тела и, следовательно, неоднородность плотности тока в поперечном сечении проводящего цилиндра. — 441 -~ Если проводящий цилиндр представляет собой жидкое тело или газовую плазму, то силы, определяемые формулой (5-8-6), уравновешиваются силаъпг упругой деформации. Давление, испытываемое поверхностью плазменного или жидкого цилиндра с радиусом а, определяется на основании формулы (5-8-1) следующим выражением: р„= 1' [и/мй!.
(5-8-8) 4пэ а' а) о- сз згне электронной нлаззйы э твердое нронодящеы ннлнндре. П вЂ” сшаын нлззыеннсго шнзсра Ганна.эффекзи Е=)о, р, (1Н,,! й При большом значении тока это давление может привести к уменьшению поперечных размеров ци. линдра [пинч-эффект в плазме или проводящей жидкости (см, рис. 5-32,6)!. При работесвый ° сокотемпературной плазб) мой это явление используется для ее отделения от стенок сосуда с целью Рнс. 5-32. силн собственного маг. теплоизоляции. намного поля. Возникающее прп больших токах сжатие электронной плазмы в твердом теле и газовой плазмы делает среду нелинейной. В такой среде возможно преобразование постоянного тока в переменный: в полупроводнике излучение когерентных оптических колебаний, в газовой плазме излучение жестких гамма-лучей.
Если проводник с током находится в поле, создаваемом другим источником, то в результате взаимодействия тока с внешним полем проводник перемещается. Рассмотрим взаимодействие двух параллельных проводов с током. Если провода расположены параллельно оси хз и находятся друг от друга на расстоянии с(, измеряемом по оси хо и в них текут токи )<гл и )гйи то сила, действующая па провод с током )ггь на основании формулы (5-8-2) с учетом (5-2-3) определяется выражением или здесь р, — плотность плазмы [кГ)мз1 и†скорость сгустка [мг'сек(; .) и Н вЂ” плотность тока и напряженность чагнитного поля на поверхности плазменного сгустка.
Определим давлением ры [и/ма(, которое испытывает внутренняя поверхность катушки с током. Если витки намотаны практически вплотную и 1)>(а (рис. 5-15), то можно считать, что все магнитное поле сосредоточено внутри катушки. Поэтому на основе формул (5-8-1) и (5-3-12) давление 1ааН ы 1 (5-8-1 1) где ш' — количество витков на единицу длины катушки. — 443 (5-8-9) 2и где 1 в длина провода (направление 1 совпадает с на- правлением тока); Нов — напряженность магнитного поля, создаваечого током 1гйг на поверхности провода с током!пь Вследствие симметрии выражения (5-8-9) относительно токов )„1 и!га1 сила, действующая на второй провод, и сила взаимодействия между проводами определяется этим М((- же выражением.
При Ы лг этом знак плюс указы- т т 'хгдзыа вает насближениепро- ВОДОВ ПРИ ОдИнакевО рис. б-ЗЗ. Схема плазменного рсак. направленных токах, тинного двигателя. а знак минус — огталкивание проводов с противоположно направленными токами. Согласно формуле (5-8-9) контур, по которому протекает ток, растягивается На этом явлении основано действие плазменного реактивного двигателя (рис. 5-33).
Здесь расширяющийся контур тока образован коаксиальнычи металлическими цилиндрами. К их левым концам присоединен источник тока. Пилиндры замыкаются плазченнылг сгустком (плазлеоидоч), движущимся к их другнч концам, откуда он выбрасывается в вакуум. Уравнение движения плазменного сгустка. р„— = 1г„(,)Н! — йгас1 р,; (5-8-10) ш Силу взаимодействия двух концентрически параллельных проводниковых витков с радиусом (рпс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
