 | Пинч - эффект |  |
Сжатие сильноточного газового разряда в результате взаимодействия тока разряда с собственным или внешним магнитным полем
Анимация Описание Пинч-эффект - сжатие плазмы под действием протекающего по ней тока. Пинч-эффект проявляется при достаточно больших силах тока. В простейшей форме это явление наблюдается при исследовании электрических разрядов с большой силой тока в прямых разрядных трубках. Ток, текущий по такому газообразному проводнику (ионизированному газу) окружает себя кольцевыми силовыми линиями магнитного поля. Взаимодействие тока с его собственным магнитным полем создает силу, сжимающую разрядный столб. В результате такого сжатия разряд сжимается в узкий шнур (рис. 1). Сужение плазмы в плазменный шнур 
Рис. 1 В стационарных условиях должно существовать равновесие между газокинетическим давлением, стремящимся расширить плазменный шнур, и электродинамическими силами, которые сжимают его. Условие равновесия в общем случае имеет вид:  ,
где j - плотность тока; H - напряженность магнитного поля на расстоянии r от оси плазменного шнура; p - давление; c - скорость света. Соотношение, связывающее силу тока со средним давлением в плазменном шнуре: I2A= 200pR2p, где IA - сила тока; p - среднее давление по сечению плазменного шнура; R - радиус плазменного шнура. Пинч-эффект появляется в токовом канале, например в цилиндре, заполненном проводящей средой. Электрическое поле приложено к противоположным концам цилиндра и действует по его оси. Силовые линии магнитного поля имеют вид концентрических окружностей, плоскости которых перпендикулярны к оси цилиндра. Сила направлена к оси цилиндра и стремится сжать проводящую среду. Пинч-эффект имеет место в твердотельной плазме (при равной концентрации носителей заряда противоположных знаков) и в низкотемпературной плазме. Временные характеристики Время инициации (log to от -9 до -6); Время существования (log tc от -6 до 5); Время деградации (log td от -9 до -6); Время оптимального проявления (log tk от 0 до 3). Диаграмма: 
Технические реализации эффекта Пинч - эффект в прямой разрядной трубке В разрядной трубке поджигается дуговой разряд. По мере увеличения силы тока визуально наблюдается утоньшение (контракция) разрядного шнура. Это видно на рис. 2. Пинч-эффект в прямой разрядной трубке 
Рис. 2 Обозначения: 1 - разрядная трубка; 2 - электрод; 3 - плазменный шнур; Е - источник тока. Применение эффекта Плазмотроны, создающие струи плотной низкотемпературной плазмы, широко применяются в различных областях техники: в частности, с их помощью режут и сваривают металлы, наносят покрытия. Одним из примеров применения эффекта в низкотемпературной плазме является ртутный выпрямитель, а также генераторы низкотемпературной плазмы. Если электрическую дугу (рис. 3) пропускать через охлаждаемое сопло и одновременно обдувать газом, то дуга сжимается, причем на границе электрического разряда наблюдается интенсивный теплообмен и деионизация. Дуговой плазмотрон 
Рис. 3 Обозначения: 1 - катод; 2 - сопло; 3 - обрабатываемое изделие; 4 - дуга. Происходит сжатие столба дуги, и усиливается сжимающее действие собственного магнитного поля дуги. В результате увеличивается напряженность электрического поля разряда, электрическая мощность, выделяющаяся в единице объема столба дуги. Температура по оси дуги повышается и может достигать величин, характерных для низкотемпературной плазмы, т.е. 20ё50 тыс. К. Литература  1. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой.- М.: Советская Энциклопедия, 1979.
2. Бреховских Л.М., Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред.- М.: Наука, 1982. |