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 .

ИсторияПравить

Впервые в эксперименте эффект наблюдал датский физик Мартин ван-Марум в 1790 году, разряжая лейденские банки через металлический провод. Объяснения этот эксперимент не получил до 1905 года. Явление описано У. X. Беннеттом  (англ.) (рус. в 1934 применительно к потокам быстрых заряженных частиц в газоразрядной плазме.

РеализацияПравить

При рассмотрении одномерного тока $\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{J}$${\vec {J}}$ , направленного вдоль оси цилиндра (z-пинч), магнитное поле имеет только угловую компоненту $\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{B}=B_{\mathrm{\theta <!--\; \theta \; -->}}(r)\stackrel{^<!--\; ^\; -->}{\mathrm{\theta <!--\; \theta \; -->}}$${\vec {B}}=B_{{\theta }}(r){\hat {\theta }}$ , что позволяет удерживать траектории заряженных частиц вблизи оси цилиндра. По закону Ампера:

$\mathrm{\nabla <!--\; \nabla \; -->}\times <!--\; \times \; -->\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{B}={\mathrm{\mu <!--\; \mu \; -->}}_0\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{J}$$\nabla \times {\vec {B}}=\mu _{0}{\vec {J}}$ 

в цилиндрических координатах

${\mathrm{\mu <!--\; \mu \; -->}}_0\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{J}=\frac{1}{r}\frac{d}{dr}(r{B}_{\mathrm{\theta <!--\; \theta \; -->}})\stackrel{^<!--\; ^\; -->}{z}$$\mu _{{0}}{\vec {J}}={\frac {1}{r}}{\frac {d}{dr}}(rB_{{\theta }}){\hat {z}}$ 

См. такжеПравить

• Уравнение Грэда — Шафранова
• Z-машина

ЛитератураПравить

• 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.