Magnetohydrodynamikk, læren om bevegelse i plasma, dvs. i ledende gasser og væsker, under påvirkning av mekaniske, elektriske og magnetiske krefter; kalles også magnetogassdynamikk eller hydromagnetisme og utgjør en viktig del av plasmafysikken. I magnetohydrodynamikken behandles både de individuelle partiklers bevegelse og kollektive, makroskopiske effekter.

Mekaniske krefter kan skyldes variasjoner i trykk, temperatur, densitet osv. De spiller omtrent samme rolle og behandles på tilsvarende måte som i hydrodynamikken og termodynamikken. Elektriske krefter virker på de enkelte partiklene slik at disse akselereres og gir en elektrisk strøm.

Av størst betydning for magnetohydrodynamikken er magnetiske felter som virker på ladede partikler i bevegelse, avbøyer disse på tvers av bevegelsesretningen og får dem til å bevege seg i sirkelbaner, langs skruelinjer, parabler eller i mer kompliserte baner. Magnetfelt forandrer bare partiklenes bevegelsesretning og ikke deres energi. Makroskopisk blir bevegelsen lik summen av de enkelte partiklers bevegelse, og man kan på det grunnlag gi en beskrivelse av bevegelsen til hver av de partikkeltyper plasmaet er satt sammen av. Siden ladede partikler, når de beveger seg samlet, frembringer sterke elektromagnetiske felter, forstyrres de enkle mønstrene for bevegelsen. Dette er tilfelle selv om man bare har én type ladede partikler i plasmaet. Fenomenet svarer til selvinduksjon i ledere. I tillegg forstyrres bevegelsen pga. støt mellom partiklene, nøytralisering og re-ionisasjon, men dette kan til en viss grad unngås ved å utsette plasmaet bare for kortvarige, pulsede, elektriske og magnetiske felter. Derved får man mye høyere strømmer og sterkere felter inne i plasmaet, og mindre energi forsvinner som tilfeldig termisk bevegelse.

Makroskopisk kan man med sterke magnetfelter begrense utstrekningen av et plasma. Når de magnetiske feltlinjene er rettet langs plasmaets bevegelsesretning, vil de motvirke enhver bevegelse på tvers av denne retningen, og ved å gjøre feltet sterkere eller svakere, kan man få plasmaet til å trekke seg sammen eller vide seg ut. På den måten kan man f.eks. holde en varm, sterkt ionisert gass i en beholder borte fra beholderens vegger og således beskytte disse ved hjelp av et sterkt magnetfelt. Sterkt ionisert plasma i bevegelse representerer en strøm som induserer et magnetfelt, og dette vil presse plasma fra sidene inn mot midten, pincheffekt. For å hindre plasma i å spre seg utover, benyttes magnetfelt med spesielle utforminger som gjør at partiklene bare kan bevege seg frem og tilbake eller i lukkede baner innen begrensede områder, magnetisk flaske, magnetisk torus.

Magnetohydrodynamiske effekter spiller stor rolle ved frembringelse av kontrollerte termonukleære reaksjoner. Man utnytter det trykk som oppstår når plasma av hydrogenisotoper begrenses innen en magnetisk flaske eller torus, og man unngår problemer med varmeisolasjon fordi plasmaet ikke kommer i kontakt med vegger av fast stoff. Magnetohydrodynamikk kommer også til anvendelse ved studiet av en rekke andre fenomener: Luftmotstand ved supersoniske hastigheter hvor luften blir sterkt ionisert (f.eks. nedbremsing av raketter som kommer inn i atmosfæren fra verdensrommet), konstruksjon av partikkelakseleratorer, utstyr for utnyttelse av termionisk energi (ionemotorer, magnetohydrodynamiske generatorer). Kjennskap til de magnetohydrodynamiske lover spiller stor rolle for forståelsen av fysiske prosesser i ionosfæren og i stjernene og av strålingsbelter og strålingskilder i det ytre verdensrom.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.