magnetohydrodynamikk

Magnetohydrodynamikk. Enkle eksempler på magnetiske flasker, egnet til å fange inn ladde partikler, men ikke til å holde på et plasma. Øverst en åpen flaske. Ladde partikler tvinges av magnetfeltet til å bevege seg i spiralformede baner. Nær endene av flasken blir magnetfeltet meget sterkt og krumningsradien i banen tilsvarende liten. Storparten av partiklene vil bli kastet tilbake og holdt innen det blå området. – Nederst en torusformet «flaske». Sirkulære feltlinjer holder partiklene i spiralbaner i midten av torusen.

Av /Store norske leksikon ※.

Magnetohydrodynamikk er læren om bevegelse i plasma, det vil si i elektrisk ledende gasser og væsker under påvirkning av mekaniske, elektriske og magnetiske krefter. I magnetohydrodynamikken behandles både de individuelle partiklers bevegelse og kollektive, makroskopiske effekter.

Faktaboks

uttale:
magnˈetohydrodynamˈikk

Mekaniske krefter kan skyldes variasjoner i trykk, temperatur og massetetthet. Elektriske krefter virker på de enkelte partiklene og gir dem ulike bevegelser. Dermed oppstår elektriske strømmer i plasmaet. Elektrisk strøm forårsaker magnetfelt som virker på de ladde partiklene og endrer deres bevegelse.

Magnetohydrodynamikk anvendes blant annet i kjernefysikk, partikkelakseleratorer og i studiet av stjerner og ionosfæren.

Teori

De magnetiske kreftene virker på tvers av bevegelsesretningen og får dem til å bevege seg i sirkelbaner, langs spiralformete baner 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 ladde 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 ladde partikler i plasmaet. Fenomenet svarer til selvinduksjon i elektriske ledere. I tillegg forstyrres bevegelsen på grunn av støt mellom partiklene, nøytralisering og reionisasjon. Dette kan til en viss grad unngås ved å utsette plasmaet bare for kortvarige pulser med 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 for eksempel holde en varm, ionisert gass i en beholder borte fra beholderens vegger og på den måten beskytte disse ved hjelp av et sterkt magnetfelt. Ionisert plasma i bevegelse representerer en strøm som induserer et magnetfelt, og dette vil presse plasma fra sidene inn mot midten, noe som kalles en 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.

Anvendelse og betydning

Magnetohydrodynamiske effekter spiller stor rolle ved frembringelse av kontrollerte atomkjerne-reaksjoner. Man utnytter det trykket 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 (for eksempel 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.

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg