Для установки нажмите кнопочку Установить расширение. И это всё.

Исходный код расширения WIKI 2 регулярно проверяется специалистами Mozilla Foundation, Google и Apple. Вы также можете это сделать в любой момент.

4,5
Келли Слэйтон
Мои поздравления с отличным проектом... что за великолепная идея!
Александр Григорьевский
Я использую WIKI 2 каждый день
и почти забыл как выглядит оригинальная Википедия.
Статистика
На русском, статей
Улучшено за 24 ч.
Добавлено за 24 ч.
Альтернативы
Недавние
Show all languages
Что мы делаем. Каждая страница проходит через несколько сотен совершенствующих техник. Совершенно та же Википедия. Только лучше.
.
Лео
Ньютон
Яркие
Мягкие

Пондеромоторная сила

Из Википедии — свободной энциклопедии

Пондеромоторная сила — нелинейная сила, действующая на заряженную частицу в неоднородном осциллирующем электромагнитном поле.

Выражение для пондеромоторной силы Fp имеет вид

в системе единиц СИ сила измеряется в Ньютонах; eэлектрический заряд частицы, m — её масса, ω — угловая частота колебаний поля, E — амплитуда электрического поля. При достаточно малых амплитудах магнитное поле создаёт очень малую силу.

Данное равенство означает, что заряженная частица в неоднородном осциллирующем поле не только испытывает колебания с частотой ω, но и испытывает ускорение вследствие силы Fp, направленной в сторону более слабого поля. Это редкий случай, когда знак заряда частицы не влияет на направление силы: ((-e)2=(+e)2).

Механизм пондеромоторной силы можно понять, рассмотрев движение заряда в осциллирующем электрическом поле. В случае однородного поля заряд возвращается к изначальному положению после одного цикла колебания. В случае неоднородного поля сила, действующая на заряд в течение половины цикла, которую заряд проводит в области с более высокой амплитудой, направлена в сторону более слабого поля. Эта сила больше, чем сила, действующая в течение половины цикла, в течение которой заряд находится в области с меньшей амплитудой поля, причём сила направлена в сторону более сильного поля. При усреднении по циклу получается сила, действующая в сторону более слабого поля.

Теоретические основы

Вывод формулы пондеромоторной силы осуществляется следующим образом.

Рассмотрим частицу в неоднородном электрическом поле, колеблющемся с частотой в направлении оси x. Уравнение движения имеет вид

Здесь мы пренебрегаем влиянием колебаний магнитного поля.

Если масштаб вариаций достаточно велик, то траекторию частицы можно разделить на два компонента, отвечающих разным временным масштабам:[1]

где является дрейфовым движением, показывает быстрое колебательное движение. Предположим, что . В рамках данного предположения воспользуемся разложением в ряд Тейлора:

, поскольку мало, , то

На масштабах времени осцилляции величина практически постоянна. Следовательно, последнее уравнение можно проинтегрировать:

При подстановке данного выражения в уравнение для силы и после усреднения по времени получаем

Таким образом, мы получили выражение для дрейфового движения заряженной частицы под действием неоднородного осциллирующего поля.

Усреднённая по времени плотность

Вместо одной частицы можно рассмотреть газ из заряженных частиц, испытывающий действие подобной силы. Такой газ из заряженных частиц называется плазмой. Функция распределения и плотность плазмы испытывают колебания, для получения точно решения требуется решить уравнение Власова. Обычно предполагается, что усреднённую по времени плотность плазмы можно получить из выражения для силы и для дрейфового движения отдельных частиц: [2]

где является пондеромоторным потенциалом, задаваемым выражением

Обобщение пондеромоторной силы

Помимо только осциллирующего поля может также присутствовать постоянное поле. В подобной ситуации уравнение для силы, действующей на заряженную частицу, имеет вид

Для решения такого уравнения можно сделать такое же предположение, как в случае с . Тогда обобщённое выражение для дрейфового движения имеет вид

Применение

Идея описания движения частиц под действием пондеромоторной силы в изменяющемся со временем поле имеет приложения в ряде областей, таких как ускорение частиц в плазме, квадрупольный ионный захват, создание плазменного ракетного двигателя.

Примечания

  1. Introduction to Plasma Theory, second edition, by Nicholson, Dwight R., Wiley Publications (1983), ISBN 0-471-09045-X
  2. V. B. Krapchev, Kinetic Theory of the Ponderomotive Effects in a Plasma, Phys. Rev. Lett. 42, 497 (1979), http://prola.aps.org/abstract/PRL/v42/i8/p497_1

Ссылки

Эта страница в последний раз была отредактирована 29 сентября 2021 в 15:06.
Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.
Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 3.0 Unported License. Нетекстовые медиаданные доступны под собственными лицензиями. Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак организации Wikimedia Foundation, Inc. WIKI 2 является независимой компанией и не аффилирована с Фондом Викимедиа (Wikimedia Foundation).