Nåværende ark - Current sheet

Det heliosfæriske strømarket skyldes innflytelsen fra solens roterende magnetfelt på plasmaet i det interplanetære mediet.

Spill av media

Utviklingen av et nåværende ark under en solbluss .

Et strømark er en elektrisk strøm som er begrenset til en overflate , i stedet for å spres gjennom et volum av rom. Gjeldende ark har magnetohydrodynamikk (MHD), studiet av oppførselen til elektrisk ledende væsker : hvis det er en elektrisk strøm gjennom en del av volumet av en slik væske, har magnetiske krefter en tendens til å utvise den fra væsken, og komprimere strømmen til tynn lag som passerer gjennom volumet.

Det største forekommende strømarket i solsystemet er det såkalte heliosfæriske strømarket , som er omtrent 10.000 km tykt og strekker seg fra solen og utover banen til Pluto .

I astrofysiske plasmaer som solkoronaen kan nåværende ark teoretisk ha et sideforhold (bredde delt på tykkelse) så høyt som 100.000: 1. Derimot har sidene i de fleste bøker et sideforhold nær 2000: 1. Fordi nåværende ark er så tynne i forhold til størrelsen, blir de ofte behandlet som om de har null tykkelse; Dette er et resultat av de forenklede antagelsene om ideell MHD. I virkeligheten kan ingen strømark være uendelig tynne fordi det ville kreve uendelig rask bevegelse av ladebærerne hvis bevegelse forårsaker strømmen.

Nåværende ark i plasma lagrer energi ved å øke magnetfeltets energitetthet . Mange plasma- ustabiliteter oppstå i nærheten av sterke strømmer ark, som er tilbøyelige til å kollapse, forårsaker magnetisk omkobling og hurtig frigjør den lagrede energi. Denne prosessen er årsaken til solfakkel og er en av grunnene til vanskeligheten med magnetisk inneslutning , som krever sterke elektriske strømmer i et varmt plasma.

Magnetfelt til et uendelig strømark

Et uendelig strømark kan modelleres som et uendelig antall parallelle ledninger som alle har samme strøm. Forutsatt at hver ledning bærer strøm I , og det er N- ledninger per lengdeenhet, kan magnetfeltet avledes ved hjelp av Ampères lov :

${\displaystyle \oint _{R}\mathbf {B} \cdot \mathbf {dl} =\mu _{0}I_{enc}}$

${\displaystyle \oint _{R}Bdl\cos {\theta }=\mu _{0}I_{enc}}$

R er en rektangulær sløyfe som omgir det nåværende arket, vinkelrett på planet og vinkelrett på ledningene. I de to sidene vinkelrett på arket, siden . På de andre to sidene, så hvis S er en parallell side av den rektangulære sløyfen med dimensjonene L x B, forenkles integralen til: ${\displaystyle \mathbf {B} \cdot \mathbf {ds} =0}$${\displaystyle \cos(90)=0}$${\displaystyle \cos(0)=1}$

${\displaystyle 2\int _{S}Bds=\mu _{0}I_{enc}}$

Siden B er konstant på grunn av den valgte banen, kan den trekkes ut av integralen:

${\displaystyle 2B\int _{S}ds=\mu _{0}I_{enc}}$

Integralet evalueres:

${\displaystyle 2BL=\mu _{0}I_{enc}}$

Løsning for B , plugger inn for I _enc (total strøm innesluttet i bane R ) som I * N * L , og forenkler:

${\displaystyle B={\frac {\mu _{0}I_{enc}}{2L}}}$

${\displaystyle B={\frac {\mu _{0}INL}{2L}}}$

${\displaystyle B={\frac {\mu _{0}IN}{2}}}$

Spesielt er magnetfeltstyrken til et uendelig strømark ikke avhengig av avstanden fra det.

Retningen til B finner du via høyre regel .

Harris nåværende ark

En velkjent endimensjonal likevekt i nåværende ark er Harris nåværende ark, som er en stasjonær løsning på Maxwell-Vlasov-systemet. Magnetfeltprofilen er gitt av

${\displaystyle \mathbf {B} =B_{0}\tanh(x/L)\mathbf {e} _{z}}$

Se også

• Liste over plasma (fysikk) artikler

Merknader