Пінч-ефект

Пінч (англ. pinch — звуження, стискання) — ефект стискання каналу струму під дією магнітного поля, що індукується самим струмом. Сильний струм, що протікає у плазмі, твердому або рідкому металі, створює магнітне поле. Воно діє на заряджені частинки (електрони і/або йони), що може дуже змінити розподіл струму. При великих струмах сила Ампера призводить до деформації провідного каналу, аж до руйнування. У природі спостерігається у блискавках .

Історія

Вперше на досліді ефект спостерігав данський фізик у 1790 році, розряджаючи лейденські банки через металевий дріт. Пояснення цей експеримент не отримав до 1905 року. Явище описане у 1934 стосовно до потоків швидких заряджених частинок у газорозрядній плазмі.

Реалізація

При розгляді одновимірного струму ${\displaystyle {\vec {J}}}$, напрямленого вздовж осі циліндра (z-пінч), магнітне поле має лише кутову складову ${\displaystyle {\vec {B}}=B_{\theta }(r){\hat {\theta }}}$, що дозволяє утримувати траєкторії заряджених частинок поблизу осі циліндра. За законом Ампера:

${\displaystyle \nabla \times {\vec {B}}=\mu _{0}{\vec {J}}}$

у циліндричних координатах

${\displaystyle \mu _{0}{\vec {J}}={\frac {1}{r}}{\frac {d}{dr}}(rB_{\theta }){\hat {z}}}$

Див. також

• Рівняння Греда — Шафранова

Примітки

1. Rai, J.; Singh, A. K.; Saha, S. K, «Magnetic field within the return stroke channel of lightning» (1973) Indian Journal of Radio and Space Physics, vol. 2, Dec. 1973, p. 240—242.
2. van Marum M 1790 Proc. 4th Int. Conf. on Dense Z-Pinches (Vancouver 1997) (Am. Inst. Phys. Woodbury, New York, 1997) Frontispiece and p ii
3. Pollock J A and Barraclough S, 1905 Proc. R. Soc. New South Wales 39 131