Пинч-эффект

Пинч (англ. pinch — сужение, сжатие) — эффект сжатия токового канала под действием магнитного поля, индуцированного самим током. Сильный ток, протекающий в плазме, твёрдом или жидком металле создаёт магнитное поле. Оно действует на заряженные частицы (электроны и/или ионы), что может сильно изменить распределение тока. При больших токах сила Ампера приводит к деформации проводящего канала, вплоть до разрушения. В природе наблюдается в молниях .

История

Впервые в эксперименте эффект наблюдал датский физик Мартин ван-Марум в 1790 году, разряжая лейденские банки через металлический провод. Объяснения этот эксперимент не получил до 1905 года. Явление описано У.X.Беннеттом (Willard Harrison Bennett) в 1934 применительно к потокам быстрых заряженных частиц в газоразрядной плазме.

Реализация

При рассмотрении одномерного тока J → {displaystyle {vec {J}}} , направленного вдоль оси цилиндра (z-пинч), магнитное поле имеет только угловую компоненту B → = B θ ( r ) θ ^ {displaystyle {vec {B}}=B_{ heta }(r){hat { heta }}} , что позволяет удерживать траектории заряженных частиц вблизи оси цилиндра. По закону Ампера:

∇ × B → = μ 0 J → {displaystyle abla imes {vec {B}}=mu _{0}{vec {J}}}

в цилиндрических координатах

μ 0 J → = 1 r d d r ( r B θ ) z ^ {displaystyle mu _{0}{vec {J}}={frac {1}{r}}{frac {d}{dr}}(rB_{ heta }){hat {z}}}