вращение плазменно-пылевой структуры под действием

XXXV Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 11 – 15 февраля 2008 г.
ВРАЩЕНИЕ ПЛАЗМЕННО-ПЫЛЕВОЙ СТРУКТУРЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ
ПРОДОЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Харрасов М.Х., Шайхитдинов Р.З., *Шибков В.М.
Башкирский государственный университет, г. Уфа, Россия,
e-mail: plasma@bsu.bashedu.ru
*
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г.Москва, Россия,
e-mail: Shibkov@ph-elec.phys.msu.ru
В данной работе предлагается механизм экспериментально наблюдаемого в ряде работ
азимутального вращения плазменно-пылевой структуры в горизонтальной плоскости под
действием вертикального магнитного поля, который одновременно может объяснять
магнитомеханический эффект.
Отрицательный заряд пылинки, обусловленный большим потоком налетающих на ее
поверхность электронов по сравнению с положительными ионами, приводит к образованию
вокруг этой пылинки облака из связанных положительных ионов, размер которого λf больше
дебаевской длины экранирования λD. В слое пространственного заряда на ионы действует
радиальное электрическое поле напряженностью Er, под действием которого они
приобретают дрейфовую скорость поперек оси трубки, что приводит к возникновению
электрического тока. В скрещенных электрическом и магнитном полях этот слой испытывает
действие силы Ампера. Решая уравнение движения макрочастицы в предположении
бесселевского распределения
концентрации электронов n e (r ) по радиусу, можно
определить как линейную V(r), так и угловую, скорость азимутального вращения
D  Di  
3,84e
r
r 
 (r ) 
ne (0) bi e
B  J 0 (2,4 )  J 2 (2,4 )  (3f  r03 )
2
m R
be  bi  
R
R 
где D j  и b j  - коэффициенты диффузии и подвижности электронов (j=e) и ионов (j=i)
поперек силовым линиям магнитного
V, мм/с
поля; e- заряд электрона; B – индукция
 , рад/с
внешнего продольного магнитного поля;
0.8
0.16
ν- коэффициент трения J0 и J2 - функции
1
2
Бесселя нулевого и второго порядков.
Расчеты показывают, что линейная
0.6
скорость движения пылинки прямо
0.12
пропорциональна
функции
Бесселя
первого
порядка,
равной
нулю
на оси
0.4
трубки
и
имеющей
максимальное
значение на расстоянии r≈0,75 R (рис.1).
0.08
Такое
поведение
радиального
0.2
распределения V(r) объясняется тем,
что по мере удаления от оси разрядной
трубки,
с
одной
стороны,
0.0
0.04
r,
мм
увеличивается
напряженность
0
2
4
6
8
10
радиального электрического поля, что
приводит к возрастанию скорости
движения и с другой стороны,
противоположным образом влияет уменьшение концентрации заряженных частиц.
В работе также приводится объяснение механизма возникновения радиальных
колебаний макрочастиц, что обусловлено их вращением вокруг собственной оси под
действием внешнего магнитного поля.
1