HRAJEME SI S DRIFTY – KE ČTENÍ
Rovnice pro gyrační střed
Driftová rovnice
Drifty
Typickým pohybem nabitých částic jsou kružnice nebo šroubovice kolem siločar magnetického pole. Jak jsme viděli, je-li v plazmatu přítomno další pole (například elektrické, gravitační, pole odstředivých sil), které se málo mění v čase a prostoru ve srovnání s periodou a poloměrem Larmorovy rotace, dochází k driftům. Jde o odvalování nabitých částic kolmo na elektrické (nebo jiné) a magnetické pole po křivkách, které nazýváme trochoidy (speciálním příkladem je cykloida). Rychlost odvalování gyračního středu je dána driftovou rovnicí:
| (9) |
Jde o rychlost pohybu gyračního středu. Ze vztahu je jasné, že je tato rychlost kolmá na základní magnetické pole B. Obecně je drift citlivý na znaménko náboje částice a elektrony driftují na jinou stranu než protony. Výjimkou je drift v elektrickém poli, kde je elektrická síla rovna F = QE a náboj v čitateli zkrátí s nábojem ve jmenovateli. Pojďme se nyní seznámit s nejběžnějšími drifty.
Pohyby nabitých částic nemusí být jen gyrační. Může
docházet k driftům,
tj. jejich kolmému odvalování
v přítomnosti dalšího pole.
E×B drift
Jde o drift nabité částice v elektrickém a magnetickém poli. Z driftové rovnice (9) plyne pro F = QE
| vE = E×B / B2. | (10) |
Driftová rychlost je kolmá k oběma polím a její velikost je
| (11) |
kde α je úhel mezi oběma poli. Driftová rychlost nezávisí na hmotnosti ani na náboji částice, elektrony i ionty v elektrickém poli driftují stejným směrem. Tento drift nebude původcem elektrického proudu.
Gravitační drift
V tíhovém poli F = mg a magnetickém poli dochází k driftu rychlostí
| (12) |
která je kolmá ke gravitačnímu i magnetickému poli. Její směr závisí na náboji částice a pro elektrony a ionty je opačný. Velikost síly závisí na hmotnosti částic. Drift může být zdrojem elektrických proudů, vede k separaci náboje, která následně způsobí sekundární E×B drift.
Grad B drift
Tento drift je způsoben změnou velikosti magnetického pole. Příslušná driftová rychlost má velikost
| (13) |
Grad B drift závisí na hmotnosti a náboji částic, povede k různému driftování elektronů a iontů a ke vzniku elektrického proudu v plazmatu. Drift vede k separaci náboje, která následně způsobí sekundární E×B drift.
Drift zakřivení
Při pohybu kolem zakřivené indukční čáry magnetického pole bude na částici působit odstředivá síla
| (14) |
Rychlost driftu zakřivení, který opět povede ke vzniku proudu v plazmatu a separaci náboje, je
| (15) |
Polarizační drift
Bude-li se velikost elektrického pole pomalu měnit v čase, bude se také měnit driftová rychlost gyračního středu vE(t). To povede ke vzniku inerciálního driftu odpovídajícímu inerciální síle
| (16) |
a polarizačnímu driftu
| (17) |
který je opět původcem vzniku proudu v plazmatu. Drift vede k separaci náboje, která následně způsobí sekundární E×B drift. Běžnou situací tak je, že jeden drift je příčinou dalších následných driftů.