Magnetisk trykk - Magnetic pressure

Magnetisk trykk er en energitetthet assosiert med et magnetfelt . Ethvert magnetfelt har et tilhørende magnetisk trykk inneholdt av grenseforholdene på feltet. Det er identisk med ethvert annet fysisk trykk bortsett fra at det bæres av magnetfeltet i stedet for (i tilfelle av en gass ) av den kinetiske energien til gassmolekyler. En gradient i feltstyrke forårsaker en kraft på grunn av den magnetiske trykkgradienten som kalles magnetisk trykkraft .

Det magnetiske trykk kraft blir lett observert i en ustøttet løkke av tråden . Hvis en elektrisk strøm passerer gjennom sløyfen, fungerer ledningen som en elektromagnet , slik at magnetfeltstyrken inne i sløyfen er mye større enn feltstyrken like utenfor sløyfen. Denne gradienten i feltstyrke gir en magnetisk trykkraft som har en tendens til å strekke ledningen jevnt utover. Hvis nok strøm går gjennom ledningen, vil ledningsløyfen danne en sirkel . Ved enda høyere strømmer kan magnetisk trykk skape strekkbelastning som overstiger strekkfastheten til ledningen, noe som får den til å sprekke, eller til og med eksplosivt fragmentere. Dermed er styring av magnetisk trykk en betydelig utfordring i utformingen av ultrasterke elektromagneter.

Kraften (i cgs ) F som utøves på en spole av sin egen strøm er

hvor Y er den indre induktansen til spolen, definert av fordelingen av strøm. Y er 0 for høyfrekvente strømmer som hovedsakelig bæres av lederens ytre overflate, og 0,25 for DC-strømmer fordelt jevnt over lederen. Se induktans for mer informasjon.

Samspill mellom magnetisk trykk og vanlig gasstrykk er viktig for magnetohydrodynamikk og plasmafysikk . Magnetisk trykk kan også brukes til å drive prosjektiler ; dette er driftsprinsippet til en skinne .

Hvis noen tilstedeværende strømmer er parallelle med et magnetfelt, følger feltlinjene former der den magnetiske trykkgradienten balanseres av den magnetiske spenningskraften . En slik feltkonfigurasjon kalles kraftfri fordi det ikke er noen Lorentz-kraft ( ). Det kjente potensielle magnetfeltet er et spesielt tilfelle av et kraftfritt felt: potensielle feltkonfigurasjoner opptar plass som ikke inneholder elektrisk strøm i det hele tatt.

Magnetisk trykk er gitt i SI- enheter ( P i Pa , B i T , μ 0 i H / m) av

og i cgs- enheter ( P i dyn / cm² , B i G ) av

.

I praktiske enheter,

Se også

Merknader

Referanser

  • Garren & Chen (1994). "Lorentz selvstyrker på buede strømløkker". Plasmas fysikk . 1 (10): 3425–3436. Bibcode : 1994PhPl .... 1.3425G . doi : 10.1063 / 1.870491 .