Пинч-эффект
Пинч (англ. pinch — сужение, сжатие) — эффект сжатия токового канала под действием магнитного поля, индуцированного самим током. Сильный ток, протекающий в плазме, твёрдом или жидком металле, создаёт магнитное поле. Оно действует на заряженные частицы (электроны и/или ионы), что может сильно изменить распределение тока. При больших токах сила Ампера приводит к деформации проводящего канала, вплоть до разрушения. В природе наблюдается в молниях[1] .
История
Впервые в эксперименте эффект наблюдал датский физик Мартин ван-Марум в 1790 году, разряжая лейденские банки через металлический провод[2]. Объяснения этот эксперимент не получил до 1905 года[3]. Явление описано У. X. Беннеттом в 1934 применительно к потокам быстрых заряженных частиц в газоразрядной плазме.
Реализация
При рассмотрении одномерного тока [math]\displaystyle{ \vec{J} }[/math], направленного вдоль оси цилиндра (z-пинч), магнитное поле имеет только угловую компоненту [math]\displaystyle{ \vec{B} = B_{\theta}(r)\hat{\theta} }[/math], что позволяет удерживать траектории заряженных частиц вблизи оси цилиндра. По закону Ампера:
- [math]\displaystyle{ \nabla \times \vec{B} = \mu_0 \vec{J} }[/math]
в цилиндрических координатах
- [math]\displaystyle{ \mu_{0} \vec{J} = \frac{1}{r}\frac{d}{dr}(r B_{\theta}) \hat{z} }[/math]
См. также
Примечания
- ↑ Rai, J.; Singh, A. K.; Saha, S. K, «Magnetic field within the return stroke channel of lightning» (1973) Indian Journal of Radio and Space Physics, vol. 2, Dec. 1973, p. 240—242.
- ↑ van Marum M 1790 Proc. 4th Int. Conf. on Dense Z-Pinches (Vancouver 1997) (Am. Inst. Phys. Woodbury, New York, 1997) Frontispiece and p ii
- ↑ Pollock J A and Barraclough S, 1905 Proc. R. Soc. New South Wales 39 131
Литература
- Арцимович Л. А. 7.4 Пинч-эффект // Элементарная физика плазмы. — 3-е изд. — М.: Атомиздат, 1969. — С. 151—158. — 189 с.
- Котельников И. А. Лекции по физике плазмы. Том 2: Магнитная гидродинамика. — 3-е изд. — СПб.: Лань, 2021. — 446 с. — ISBN 978-5-8114-6933-8.
- Вихрев В. В., Иванов В. В., Прут В. В. Моделирование радиационного сжатия Z-ПИhЧa. М.: ИАЭ, 1983. — 21 с. : граф.; 21 см.[1]