4.7. Инерционный и поляризационный дрейфы

Е сли частица ускоряется при сохранении условий адиабатичности, то с известным приближением к посто­янно действующей силе, например, электрической, мож­но добавить силу инерции

(6.59)

которая должна вызвать дрейф, называемый инерцион­ным, со скоростью

(6.60)

Важным частным случаем инерционного дрейфа яв­ляется поляризационный, который возникает в низкоча­стотном электрическом поле при наличии магнитного. Низкочастотным в этом смысле полем можно считать переменное поле, рабочая частота которого ω много меньше ларморовской частоты ионов ω_i. Силу инерции для переменного электрического поля (см. рис. 10) мож­но приближенно найти, продифференцировав по време­ни скорость электрического дрейфа u_э [см. выражение (6.47)] и подставив его в (6.59). Это оправданно, по­скольку инерционную силу мы рассматриваем как ма­лое возмущение в движении при постоянных полях

(6.61)

Скорость инерционного дрейфа

(6.62)

В скрещенных полях второй член обращается в нуль, и скорость поляризационного дрейфа оказывается направленной вдоль электрического поля

(6.63)

Это дрейфовое движение сопровождается необрати­мым отбором энергии частицей от источника, в то время как дрейф в постоянных полях происходит с периодиче­ским поглощением и отдачей энергии. Если частицу в последнем случае каким-то образом вывести из системы полей, например на вершине циклоиды, то она будет иметь максимальную скорость движения по инерции, а через полный период обращения по ларморовской ок­ружности скорость ее становится равной нулю.

Примером поляризационного дрейфа может служить движение частиц в замагниченной плазме при наложе­нии переменных или импульсных электрических полей. Замагниченной называют плазму, для которой выпол­няются два условия:

1. (6.64)

Циклотронная частота вращения частиц в магнитном поле намного превышает частоту столкновений ν_m ча­стиц между собой. Это значит, что частица должна многократно обернуться по ларморовской ок­ружности, прежде чем произойдет столкновение ее с другой частицей. При этом условии диффузия частиц поперек магнитного поля сильно затруднена. Частицы движутся, навиваясь на силовые линии маг­нитного поля. Только редкие столкновения «сбивают» частицы с их пути:

2. (6.65)

Ларморовский радиус частиц много меньше харак­терных размеров системы, например размеров плазменного столба, диаметра сечения потока плазмы и т. п. Наложение такого условия обеспечивает невозмущенность циклотронного вращения в ограниченном объеме..

Кроме полной замагниченности плазмы можете быть частичнаязамагниченность, когда условия (6.64) и (6.65) выполняются только для электронов. Интересно отметить, что в незамагниченнон плазме скорости элект­ронов обычно во много раз больше скорости ионов, в частично замагничениой скорости могут выравниваться, а в полностью замагничениой скорости ионов, наоборот, намного больше электронных. Это следует из формулы (6.63), которая действительна для плазмы при наличии замагниченности тех или иных частиц. Если ноны незамагничены, то для них формула (6.63) не применима, и по ней рассчитывается движение только электронов. Для полностью замагниченной плазмы она определяет движение как ионов, так и электронов.

(источник:А.В.Чернетский, Введение в физику плазмы, гл.1, §§1.1-1.3)

5. Кулоновские «столкновения» в плазме. Сечение кулоновских «столкновений». Кулоновский логарифм. Кинетические параметры частиц плазмы: длина свободного пробега. Частоты соударений частиц плазмы. Бесстолкновительная плазма. Времена между соударениями частиц плазмы.