Физическая энциклопедия

ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ


в плазме, относительно медленное направленное перемещение заряж. ч-ц (эл-нов и ионов) под действием разл. причин, налагающихся на осн. движение (закономерное или беспорядочное). Напр., осн. движение заряж. ч-цы в однородном магн. поле в отсутствии столкновений — вращение с циклотронной частотой. Наличие др. полей искажает это движение; так, совместное действие электрич. и магн. полей приводит к т. н. электрическому Д. з. ч. в направлении, перпендикулярном Е и H, со скоростью не зависящей от массы и заряда ч-цы.
VE=C(EXH)/H2 ,
На циклотронное вращение может также накладываться т. н. градиентный дрейф, возникающий из-за неоднородности магн. поля и направленный перпендикулярно H и DH (DH — градиент поля).
Д. з. ч., распределённых в среде неравномерно, может возникать вследствие их теплового движения в направлении наибольшего спада концентрации (см. ДИФФУЗИЯ) со скоростью vD=-Dgradn/n , где gradn — градиент концентраций n заряж. ч-ц; D — коэфф. диффузии.
В случае, когда действует неск. факторов, вызывающих Д. з. ч., напр, электрич. поле и градиент концентраций, скорости дрейфа, вызываемые в отдельности полем, vE и vD складываются.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А.М. Прохоров.1983.

ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

-относительно медленное направленное перемещение заряж. частиц под действием разл. причин, налагающееся на их осн. движение (закономерное или беспорядочное). Напр., электрич. ток в к.-л. среде (металлы, газы, полупроводники, электролиты) происходит под действием сил электрич. поля и обычно накладывается на тепловое (беспорядочное) движение частиц. Тепловое движение не образует макроскопич. потока, даже если средняя скоростьvэтого движения гораздо больше скорости дрейфаvд. Отношениеvд/vхарактеризует степень направленности движения заряж. частиц и зависит от рода среды, рода заряженных частиц и интенсивности факторов, вызывающих дрейф. Д. з. ч. может возникать и при неравномерном распределении концентрации заряженных частиц (диффузия),при неравномерном распределении скоростей заряженных частиц (термодиффузия).
Дрейф заряженных частиц в плазме.Для плазмы, обычно находящейся в магн. поле, характерен Д. з. ч. в скрещенных магнитном и к.-л. другом (электрич., гравитационном) полях. Заряж. частица, находящаяся в однородном магн. поле при отсутствии др. сил, описывает т. н. ларморовскую окружность с радиусомrН=v/wH=cmv/ZeH.ЗдесьН -напряжённость магн. поля,е, тиv -заряд, масса и скорость частицы, wH=ZeH/mc -ларморовская (циклотронная) частота. Магн. поле считается практически однородным, если оно мало меняется на расстоянии порядкаrH.При наличии к.-л. внеш. силF(электрич. гравитац., градиентных) на быстрое ларморовское вращение накладывается плавное смещение орбиты с пост. скоростью в направлении, перпендикулярном к магн. полю, и действующей силе. Скорость дрейфа


Т. к. в знаменателе выражения стоит заряд частицы, то, если силаFдействует одинаково на ионы и электроны, они будут дрейфовать под действием этой силы в противоположных направлениях (дрейфовыйток). Дрейфовый ток, переносимый частицами данного сорта:В зависимости от рода сил различают неск. типов Д. з. ч.: электрич., поляризац., гравитац., градиентный. Электрическим дрейфом наз. Д. з. ч. в однородном постоянном электрич. поле E,перпендикулярном магн. полю (скрещенные электрич. и магн. поля). Электрич. поле, действующее в плоскости ларморовской окружности, ускоряет движение частицы в тот полупериод ларморовского вращения, когда


Рис. 1. Дрейф заряженной частицы в скрещенных электрическом и магнитном полях. Магнитное поле, направленное в сторону наблюдателя. vдЕ,т. к. составляющая скорости в одном направлении (на рис. 1 движение вниз) больше составляющей скорости при движении в противоположном направлении (движение вверх). Из-за разных радиусовrHна разл. участках орбиты траектория частицы не замкнута в направлении, перпендикулярном Eи H, т. е. в этом направлении возникает дрейф. В случае электрич. дрейфаF=ZeE,отсюдаvдЕ=c[E H]/H2,т. е. скорость электрич. дрейфа не зависит ни от знака и величины заряда, ни от массы частицы и одинакова для ионов и электронов по величине и направлению. Т. о., электрич. Д. з. ч. в магн. поле приводит к движению всей плазмы и не возбуждает дрейфовых токов. Однако такие силы, как сила тяжести, центробежная сила, к-рые в отсутствие магн. поля действуют одинаково на все частицы независимо от их заряда, в магн. поле вызывают не дрейфовое движение плазмы в целом, но, заставляя электроны и ионы дрейфовать в разные стороны, приводят к появлению дрейфовых токов. ускорение, то их движение происходит так, как будто на них действовала сила инерции. При изменении электрич. поля во времени на частицы действует инерционная сила, связанная с изменением (ускорением) электрич. дрейфаFЕ=тvдЕ= тс [Н]/Н2.Используя (1), получим выражение для скорости этого дрейфа, называемого поляризационным,vдр=mc2Е/ZeH2.Направление поляризац. Д. з. ч. совпадает с направлением электрич. поля. Скорость поляризац. дрейфа зависит от знака заряда, и это приводит к появлению дрейфового поляризац. тока В скрещенных гравитац. и магн. полях возникает гравитационный дрейф со скоростьюvдG= тс [gH]/ZeH2,гдеg -ускорение силы тяжести. Т. к.vдGзависит от массы и знака заряда, то возникают дрейфовые токи, приводящие к разделению зарядов в плазме. В результате гравитац. дрейфового движения возникают неустойчивости. Frр, пропорциональной градиенту магн. поля (т. н. градиентный Д. з. ч.). Если частицу, вращающуюся на ларморовской окружности, рассматривать как "магнитик" с магнитным моментом


Рис. 2. Градиентный дрейф. Магнитное поле возрастает вверх. Дрейфовый ток направлен влево.

Скорость градиентного дрейфа

При движении частицы со скоростьюv||вдоль искривлённой силовой линии (рис. 3) с радиусом кривизныR


возникает дрейф, обязанный своим происхождением центробежной силе инерцииmv2||/R(т. н. центробежный дрейф). Скорость

Скорости градиентного и центробежного Д. з. ч. имеют противоположные направления для ионов и электронов, т. е. возникают дрейфовые токи. Здесь необходимо подчеркнуть, что рассматриваемые дрейфы есть именно смещения центров ларморовских окружностей (мало отличающихся от смещений самих частиц) за счёт сил, перпендикулярных магн. полю. Для системы частиц (плазмы) такое различие существенно. Напр., если плотность и темп-pa частиц не зависят от координат, то потока частиц внутри плазмы нет (в полном соответствии с тем, что магн. поле не влияет на максвелловское распределение), но поток центров есть, если магн. поле неоднородно (градиентный и центробежный дрейфовые токи).


Рис. 4. Дрейф и поляризация плазмы в тороидальной ловушке. удержание плазмы в тороидальной магн.. ловушке. Градиентный и центробежный дрейфы в торе, расположенном горизонтально, вызывают вертикальные дрейфовые токи, разделение зарядов и поляризацию плазмы (рис. 4). Возникающее злектрич. поле заставляет уже всю плазму двигаться к наружной стенке тора (т. н. тороидальный дрейф).Лит.:Франк-Каменецкий Д. А., Плазма - четвертое состояние вещества, 2 изд., М., 1963: Брагинский С. И., Явления переноса в плазме, в сб.: Вопросы теории плазмы, в. 1, М., 1063: О Раевский В. Н., Плазма на Земле и в космосе, [2 изд.], К., 1980.С. С. Моисеев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


  1. дрейф заряженных частиц—ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ относительно медленное направленное перемещение заряженных частиц под действием различных причин налагающееся на осн. движение. Так напр. при прох...Большая советская энциклопедия
  2. дрейф заряженных частиц—относительно медленное направленное перемещение заряженных частиц под действием различных причин налагающееся на основное движение. Так например при прохождении электриче...Большая Советская энциклопедия II
  3. дрейф заряженных частиц—ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ медленное по сравнению с тепловым движением направленное движение заряженных частиц электронов ионов и т. д. в среде под внешним воздействием напр...Большой энциклопедический словарь III
  4. дрейф заряженных частиц—ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ медленное по сравнению с тепловым движением направленное движение заряженных частиц электронов ионов и т. д. в среде под внешним воздействием нап...Большой Энциклопедический словарь V
  5. дрейф заряженных частиц—медленное по сравнению с тепловым движением направленное движение заряженных частиц электронов ионов и т. д. в среде под внеш. воздействием напр. электрич. полей....Естествознание. Энциклопедический словарь
  6. дрейф заряженных частиц—charged particle drift...Русско-английский словарь по физике
  7. дрейф заряженных частиц—ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ медленное по сравнению с тепловым движением направленное движение заряженных частиц электронов ионов и т. д. в среде под внешним воздействием напр...Современный энциклопедический словарь
  8. дрейф заряженных частиц—ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ медленное по сравнению с тепловым движением направленное движение заряженных частиц электронов ионов и т. д. в среде под внешним воздействием нап...Энциклопедический словарь естествознания