Zur E×BE×BE×B-Drift im Erdmagnetfeld

Ich habe also eine brennende Frage: Der einzige Grund, warum die E x B-Drift keinen elektrischen Strom erzeugt, besteht darin, dass sich sowohl die Elektronen als auch die positiven Ionen in die gleiche Richtung bewegen (in Richtung der Ionosphäre der Erde) und daher keine Ladungstrennung entsteht ? Sind entgegengesetzte Geschwindigkeiten der Deal Breaker für die Ladungstrennung oder übersehe ich etwas anderes?

Können Sie erklären, was Sie mit ExB-Drift meinen? Ich kenne das als den Impuls oder äquivalent den Energietransport des EM-Feldes.
Die Kraft, die als Produkt des elektrischen Stroms des Magnetschweifs entsteht, steht senkrecht zum Erdmagnetfeld und führt dazu, dass die Partikel zur Erde treiben

Antworten (2)

In gleichmäßig gekreuzten magnetischen und elektrischen Feldern lässt sich die Bewegung einer Ladung in eine Kreiselbewegung und eine konstante Drift aufteilen. Eine konstante Bewegung impliziert eine Nullkraft, sodass die Ladung die Driftgeschwindigkeit nicht beeinflusst.

Die Driftgeschwindigkeit wird in George K. Parks, Physics of Space Plasmas (1991), Seiten 93-97, abgeleitet, und die Herleitung ist etwas zu lang, um sie hier zu reproduzieren, daher gebe ich nur die Antwort:

v = E × B B 2 .

Beachten Sie, dass Charge in diesem Ausdruck nicht vorkommt. Die Lorentzkraft auf ein geladenes Teilchen Q Ist

F = Q E + Q v × B .

Wenn Sie die Driftgeschwindigkeit in diese Gleichung einsetzen und verwenden ( E × B ) × B = ( E ⋅ B ) B − B 2 E ), das kannst du bestätigen F = 0.

Aber das E x B-Feld wirkt tatsächlich auf die Teilchen und treibt sie in Richtung der Ionosphäre, die Tatsache, dass es nicht zwischen den beiden Ladungen unterscheidet, ist irrelevant
Sie wollten wissen, warum es keine Ladungstrennung gibt, und die Antwort lautet, dass die entgegengesetzten Ladungen im Durchschnitt in die gleiche Richtung driften. Der E × B Drift bezieht sich auf das Zentrum der gyromagnetischen Bewegung, nicht auf die momentane Bewegung jeder Ladung.

Der einzige Grund, warum die E x B-Drift keinen elektrischen Strom erzeugt, liegt darin, dass sich sowohl die Elektronen als auch die positiven Ionen in die gleiche Richtung bewegen ...

Die ExB-Drift ist ladungsunabhängig, also ja, sowohl Ionen als auch Elektronen unterliegen der gleichen ExB-Driftgeschwindigkeit.

...also keine Ladungstrennung entsteht?

Gegenläufige Teilchen entgegengesetzter Ladung bewirken keine Ladungstrennung. Vielmehr führt ein solches Szenario zu einem Strom, der gegeben ist durch:

J = ∑ S   N S   Q S   v S
Wo N S ist die Anzahldichte, Q S ist die Gesamtladung (einschließlich Vorzeichen) und v S ist der Massengeschwindigkeitsvektor von Arten S .

Als Beispiel, wenn Elektronen und Protonen beide in die gleiche Richtung fließen v Ö , gäbe es einen Nettostrom von Null (unter der Annahme einer Quasi-Neutralität ), da die beiden Arten die entgegengesetzte Ladung haben. Wenn sie relativ zueinander fließen, dh v e ≠ v ich , dann gibt es einen Nettostrom.

Sind entgegengesetzte Geschwindigkeiten der Deal Breaker für die Ladungstrennung oder übersehe ich etwas anderes?

Die Ladungstrennung in einem Plasma ist im Allgemeinen schwierig, da sie zu elektrischen Feldern führt. Da ein Plasma ein ionisiertes Gas aus sich frei bewegenden Elektronen und Ionen ist, wird jedes elektrische Feld schnell wirken, um sich selbst zu eliminieren, indem es Arbeit an den geladenen Teilchen verrichtet. Die meisten Plasmen haben unglaublich hohe Leitfähigkeiten, sodass die Lebensdauer von Ladungstrennungen sehr kurz ist.

Ich denke, Sie verwechseln den Fluss mit der Ladungstrennung, die zwei verschiedene Phänomene sind. Partikelspezies in Plasmen können relativ zueinander fließen, ohne eine Ladungstrennung zu erzeugen.

Zur E×BE×BE×B-Drift im Erdmagnetfeld
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