о вращении газа в разрядах в продольном магнитном поле

XXXVI Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 9 – 13 февраля 2009 г.
О ВРАЩЕНИИ ГАЗА В РАЗРЯДАХ В ПРОДОЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
А.В. Недоспасов
Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН), Моcква, РФ,
e-mail: a-nedospasov@yandex.ru
Вращение газа в положительном столбе разряда в стеклянных трубках в продольном
магнитном поле было обнаружено Грановским и Уразаковым [1]. Авторы предположили, что
вращение газа, названное ими магнито-механическим эффектом, является внутренним
свойством положительного столба. Обсуждению этого эффекта посвящено заметное число
научных публикаций. Наблюдаемое в последние годы вращение плазменно-пылевых
структур (ППС) в продольном магнитном поле трактуется как движение ППС в
неподвижном газе под действием сил увлечения от движущихся в азимутальном
направлении ионов.
В осесимметричном однородном разряде с диэлектрическими стенками радиальный
электрический ток отсутствует, момент силы Ампера I  B  0 и нет причин для вращения
газа. Вращающий момент силы I  B существует в областях разряда с неоднородным
магнитным полем вблизи торцов соленоида, а также вблизи сужения сечения канала разряда.
В ряде экспериментов движение ППС наблюдают в специальных условиях, когда плазма
вытекает из относительно малого отверстия. Аналогичные разряды в литературе получили
название области низковольтной дуги [2]. В ней распределение плотности плазмы
определяется диффузией из зоны отверстия, а электрический ток переносится диффузией
относительно холодных электронов, не создающих новую ионизацию газа. В продольном
магнитном поле радиальная компонента тока создает момент силы Ампера в ограниченном
объеме вблизи отверстия на расстояниях меньше одной четверти радиуса трубки.
Эксперименты подтверждают, что направление вращения ППС определяется этим моментом
силы, скорость вращения ППС максимальна вблизи отверстия и уменьшается с увеличением
расстояния [3]. Вращение происходит в направлении противоположнном действию сил
ионного увлечения.
В разряде со стратами имеется вихревой электрический ток, связанный с
неколлинеарностью градиентов плотности и температуры плазмы [4]. В продольном
однородном магнитном поле этот ток вызывает знакопеременное вращение газа,
наблюдавшееся в работе [5]. Такое вращение не может быть объяснено действием сил
ионного увлечения. Первостепенную роль в движении плазменно-пылевых структур играет
увлечение их газом, вращающимся под действием момента силы I  B .
Литература
[1]. Грановский В.Л., Уразаков Э.И., ЖЭТФ, 1960, 38, 1354
[2]. [Грановский В.Л, Электрический ток в газе. Установившийся ток, Наука, Москва, 1971,
383
[3]. Karasev V. Yu., Dzllieva E.S., Ivanov Yu. et al., Phys. Rev. E, 2006, 74, 066403
[4]. Цендин Л.Д., ЖТФ, 1970, 40, 1600
[5]. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И., Оптика и спектроскопия, 2005, 98, 621
1