物理学中各种效应
物理效应及其应用—电光效应

• I = I 0 sin2Δφ/ 2 = I 0 sin2 [π/ 2 • V/Vλ/2]
(2-3)
• 这就是利用泡克尔斯效应进行电光强度或振 幅调制和光开关的原理。
2、电光双稳器
光学双稳器是指具有 两个稳定光强输出的装 置。如图2-5(a)所示, 输出究竟取那个值,由 输入光强Ii控制。
•入当IIi大i小于于I某c,域输值出I光c,强则突输跳出到光I强2值I。t取实I际1;的当光输学 双稳器没有这种可逆性,其输入-输出特性如图2-5 ( 输b出)由所I1示转。变当为输稳入定光值强I2由;小若变输大入,由在大输变入小为,I并b处不, 会 I 回线在a时。Ib,处输输出出才由由II2值2变转为变I为1I,1很值象,铁而磁是物在质输的入磁降至滞
一、按运输工具分类
• (二)铁路运输 • 1、铁路货物运输按照运输条件的不同分为按普通运输条件办
理的货物运输和按特殊运输条件办理的货物运输两种。
(1)普通货物指在铁路运送过程中,按一般条件办理的货物, 如煤、粮食、木材、钢材、矿建材料。 (2)按特殊条件运送的货物指由于货物的性质、体积、状态 等需要在运输过程中使用特别的车辆装运或需要采取特殊运输 条件和措施,才能保证货物完整和行车安全的货物,如超长、 集重、超限、危险和鲜活易腐等货物。具体分为3类: ① 超长、集重和超限的货物。 ② 危险货物。 ③ 鲜活货物。
各种效应和定律

各种效应和定律定律是一个具体的规律,一般是以某些实验方法被证实界定的。
几乎所有的物理定律都是根据实验数据设计出来的规律,随后被认可和进行拓展。
物理定律是用来描述物理现象,控制它们并预测它们的行为,从而可以认为定律是把广义涉及物理系统的特征归纳总结出来的产物。
物理学中主要的定律有:1)牛顿第二定律:也称作引力定律,即物体间的引力取决于物体的质量和距离,质量越大,引力越大,距离越近,引力越大。
2)牛顿第三定律:物体之间施加的力等于随之而来的反作用力的两倍。
3)爱因斯坦相对论:物质接受或施加的力取决于其速度和其与物质之间的距离。
4)朗道定律:引申自牛顿第三定律,物体施加力或受力取决于其动态惯性。
5)欧姆定律:电流等于电压除以电阻。
6)易普罗勒定律:膨胀系数与温度的比例变化。
7)节律定律:长度的膨胀系数是温度的函数,温度变化时,长度也会变化。
8)勒索定律:弹性力学中,拉伸力大于弯曲力。
9)科学定律:物质总是从运动较快往运动较低的方向运动,物质朝一个更低的能量状态只耗费能量而不消耗能量。
10)拉普拉斯定律:电荷总是向电势低处流动,电荷流动的路径由电势高低、电势差决定。
11)库伦定律:电荷密度和电场之间的关系,即电场的强度与电荷密度成正比。
12)普朗克定律:热力学的三大定律,比热是热的总和的函数,熵是在宇宙范围内发生的热力学过程的机械运动的函数,热力学第二定律认为发生热力学过程的熵增加。
物理定律涉及范围很广泛,比如光学、声学、热学、力学、时空之类,还有一些较新的定律和理论。
它们都是为了更好地阐明物理现象及它们之间的关系而设计出来的,是普遍适用的原理,是物理学研究的基石。
超声波的各种物理效应

超声波的各种物理效应 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 20201.机械效应:超声波在介质中前进时所产生的效应。
(超声波在介质中传播是由反射而产生的机械效应)它可引起机体若干反应。
振动可引起组织细胞内物质运动,由于超声的细微按摩,使细胞浆流动、细胞震荡、旋转、摩擦、从而产生细胞按摩的作用,也称为“内按摩”这是超声波治疗所独有的特性,可以改变细胞膜的通透性,刺激细胞半透膜的弥散过程,促进新陈代谢、加速血液和淋巴循环、改善细胞缺血缺氧状态,改善组织营养、改变蛋白合成率、提高再生机能等。
使细胞内部结构发生变化,导致细胞的功能变化,使坚硬的结缔组织延伸,松软。
作用可软化组织,增强渗透,提高代谢,促进血液循环,刺激神经系统和细胞功能,因此具有超声波独特的治疗意义。
2.温热效应:人体组织对超声能量有比较大的吸收本领,因此当超声波在人体组织中传播过程中,其能量不断地被组织吸收而变成热量,其结果是组织的自身温度升高。
产热过程既是机械能在介质中转变成热能的能量转换过程。
即内生热。
超声温热效应可增加血液循环,加速代谢,改善局部组织营养,增强酶活力。
一般情况下,超声波的热作用以骨和结缔组织为显著,脂肪与血液为最少。
3.理化效应:超声的机械效应和温热效应均可促发若干物理化学变化。
实践证明一些理化效应往往是上述效应的继发效应。
TS-C型治疗机通过理化效应继发出下列五大作用:A.弥散作用:超声波可以提高生物膜的通透性,超声波作用后,细胞膜对钾,钙离子的通透性发生较强的改变。
从而增强生物膜弥散过程,促进物质交换,加速代谢,改善组织营养。
B.触变作用:超声作用下,可使凝胶转化为溶胶状态。
对肌肉,肌腱的软化作用,以及对一些与组织缺水有关的病理改变。
如类风湿性关节炎病变和关节、肌腱、韧带的退行性病变的治疗。
C.空化作用:空化形成,或保持稳定的单向振动,或继发膨胀以致崩溃,细胞功能改变,细胞内钙水平增高。
10个神奇的物理现象

10个神奇的物理现象1. 量子隧穿量子隧穿是指量子粒子通过不可能越过的势垒的现象。
在经典物理学中,粒子必须拥有足够的能量才能通过势垒,但在量子力学中,粒子可以利用隧穿效应,以非常小的概率通过势垒。
这一现象被广泛应用于半导体器件和扫描隧道显微镜等领域。
2. 原子核聚变原子核聚变是指将两个轻核聚合成更重的核的过程。
在太阳和恒星中,核聚变是产生能量的主要机制。
在地球上,核聚变被用于制造氢弹和未来的核聚变反应堆。
3. 平衡态热力学平衡态热力学是研究热力学系统的稳态行为的分支学科。
它涉及热力学系统的热力学性质,如温度、压力和熵等。
平衡态热力学是物理学和化学工程学的基础。
4. 洛伦兹收缩洛伦兹收缩是指物体在运动中的长度会缩短。
这一现象是相对论的结果,由物体的速度引起。
当物体的速度接近光速时,洛伦兹收缩效应变得更加显著。
5. 量子纠缠量子纠缠是指两个或多个量子粒子之间的关联,其中一个粒子的状态会影响另一个粒子的状态,即使它们被分开了。
这一现象被广泛应用于量子通信和量子计算等领域。
6. 磁悬浮列车磁悬浮列车是一种利用磁力悬浮和电磁推进的高速列车。
与传统的轮轨列车相比,磁悬浮列车具有更高的速度和更低的摩擦阻力。
7. 光电效应光电效应是指当光线照射在金属表面时,金属会释放出电子的现象。
这一现象是量子力学的结果,由光子和电子之间的相互作用引起。
光电效应是现代光电技术的基础。
8. 万有引力万有引力是牛顿引力定律的结果,描述了质点之间的引力相互作用。
它是由质量和距离决定的,是宇宙中最基本的力量之一。
9. 热力学第二定律热力学第二定律是指热量不会自己从低温物体转移到高温物体的现象,除非进行外部工作。
这一定律是热力学的基本原则之一,被广泛应用于热力学系统的研究中。
10. 量子计算量子计算是一种基于量子力学的计算方法,利用量子比特的纠缠和叠加效应进行计算。
与传统的计算机相比,量子计算机具有更高的速度和更强的计算能力,被认为是未来计算机科学的发展方向。
科学效应和现象

科学效应和现象科学效应和现象清单科学效应和现象详解1、射线(X-Rays)波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。
由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现,故又称伦琴射线。
波长小于0.1埃的称超硬X射线,在0.1~1埃范围内的称硬X射线,1~10埃范围内的称软X射线。
射线具有很强的穿透力,医学上常用作透视检查,工业中用来探伤。
长期受X射线辐射对人体有伤害。
X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光,故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测。
晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用,X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。
2、安培力(Ampere's force)它是指磁场对电流的作用力。
一段通电直导线放在磁场中,通电导线所受力的大小和导线的长度(L)、导线中的电流强度( I)、磁感应强度(B)以及电流方向和磁场方向之间的夹角(θ)的正弦成正比。
安培力(F)=KLIB sinθ。
3、巴克豪森效应(Barkhausen effect)1919年,巴克豪森发现铁的磁化过程的不连续性,铁磁性物质在外场中磁化实质上是它的磁畴存在逐渐变化的过程,与外场同向的磁畴不断扩大,不同向的磁畴逐渐减小。
在磁化曲线最陡区域,磁畴的移动会出现跃变,尤其硬磁材料更是如此。
当铁受到逐渐增强的磁场作用时,它的磁化强度不是平衡地而是以微小跳跃的方式增大的。
发生跳跃时,有噪声伴随着出现。
如果通过扩音器把它们放大,就会听到一连串的“咔嗒”声。
这就是“巴克豪森效应”。
后来,当人们认识到铁是由一系列小区域组成,而在每个小区域内,所有的微小原子磁体都是同向排列的,巴克豪森效应才最后得到说明。
每个独立的小区域,都是一个很强的磁体,但由于各个磁畴的磁性彼此抵消,所以普通的铁显示不出磁性。
但是当这些磁畴受到一个强磁场作用时,它们会同向排列起来,于是铁便成为磁体。
在同向排列的过程中,相邻的两个磁畴彼此摩擦并发生振动,噪声就是这样产生的。
物理学中的光电效应及其应用

物理学中的光电效应及其应用光电效应是一种非常重要的物理现象,也是物理学的一个分支。
光电效应产生的根源是物质受到电磁波的作用,从而发射出电子。
这个过程可以被用来解释和实现许多实际应用,因此很早就引起了物理学家和工程师们的极大关注。
本文将介绍光电效应的工作原理、应用及其不同应用领域中的示例。
一、光电效应的基础原理光电效应是一种物质受到光的作用而发射出电子的现象。
在光电效应中,光的作用将能量传递给物质的电子,以使其能够克服束缚力,从而逃离它们原有的位置。
发射电子的数量和发射速度由光的特性和物质属性决定。
该效应是量子物理学的重要基础之一,因为它表明电子在某种程度上是离散的数量级,而不是连续的。
光的波动特性导致了这一现象,因为它使光和电子之间发生相互作用,以便能量传递。
二、光电效应的应用1、太阳能电池板太阳能电池板采用光电效应把阳光转化成电能。
将太阳光直接转化操作电力需要用到银和钴等元素制造太阳电池板,光子通过敲打光伏材料上的电子,使其从物质中挣脱出来,从而产生电子对。
通过采用不同类型的太阳能电池,可以生成不同种类的电力,从而形成向电网输送电力。
2、荧光屏和LED荧光屏和LED也是光电效应的常见应用。
荧光屏通过给某些元素提供足够的能量来激发发出光,并通过这种事件来产生图像。
在LED中,电子和空穴被注入到导体中,当它们相遇时,它们会释放出能量,进而发出光。
这证明了光电效应可以被用来激发物质,并产生光辐射和图像。
3、X射线在放射医学、物质测试和成像技术中, X射线也是光电效应的常见应用之一。
X光通过光电效应可以激发重元素的电子,因此是发现难以观察或诊断的事物的有用工具。
而在科学界, X光越来越被用作观测原子结构和晶体成分的有力工具。
4、激光器激光器无疑也是光电效应的重要应用领域之一。
激光器工作的基础原理之一就是光电效应。
在激光器中,电子通过受到外界激发的作用发射出光子,通过光子的叠加,能达到非常强的光束。
激光器广泛应用于切割、玻璃加工、照射、测量、分析等多种领域。
光电效应 荧光效应 俄歇效应
光电效应荧光效应俄歇效应光电效应、荧光效应和俄歇效应,作为物理学中的重要概念,涉及到光与物质的相互作用。
本文将从深度和广度两个维度,对这三个效应进行全面评估,并探讨它们的原理和应用。
一、光电效应光电效应是指当光照射到金属或半导体表面时,物质中的电子被光子激发后从金属中脱离的现象。
这一现象最早被爱因斯坦解释为光子对电子的能量传递。
光电效应的观察与解释推动了光量子理论的发展,并为之后的量子力学奠定了基础。
1. 光电效应的原理光电效应的原理可通过以下几个方面进行解释:(1)光电效应与光子的能量密切相关。
光子的能量与其频率成正比,当光子的频率高于物质的离域电子能级时,光子被吸收并激发物质中的电子。
这也解释了为什么蓝光比红光更容易引起光电效应,因为蓝光的频率更高。
(2)光电效应与材料的特性相关。
金属中自由电子的存在,使得在金属中电子能级分布特殊。
光子被吸收后,电子从价带跃迁至导带,形成自由电子。
而在半导体中,电子会被激发至导带,产生导电。
2. 光电效应的应用光电效应在实际中有着广泛的应用,例如:(1)太阳能电池:光电效应的能量转换特性使得太阳能电池能够将太阳光能转化为电能,具有清洁环保、可再生等优势。
(2)光电传感器:光电效应被用于制造各种传感器,如光电门、光电开关等。
通过测量光照强度的变化,可以实现物体检测、计数等功能。
二、荧光效应荧光效应是指物质在受到紫外光等高能量电磁波激发后,吸收能量并在短时间内发出辐射的现象。
荧光效应由自发辐射、激发辐射和非辐射转换三个过程组成,其具体机制复杂而多样。
1. 荧光效应的原理荧光效应涉及的原理包括:(1)激发与退激发:荧光物质受到能量较高的电磁波激发后,电子从基态跃迁至激发态能级,此时电子处于不稳定状态。
随后,电子通过自发辐射发射光子,并从激发态跃迁回基态,实现退激发。
(2)荧光效应与分子结构相关:不同分子结构对荧光产生的影响也不同。
分子内环境、能级间的距离以及共振传能等都会影响荧光效应的强弱和颜色。
物理学中效应的概念
物理学中效应的概念物理学中的效应是指在特定条件下产生的物理现象或变化。
效应是自然界中某种力或能量的表现, 是物理规律在特定条件下的具体表现。
下面将对物理学中的几种常见效应进行详细介绍。
1. 高温效应:高温效应是指物质在高温下的物理变化。
在高温下,物质的分子运动加剧,导致分子碰撞频繁并带来热量传导、膨胀等现象。
高温下的效应包括热膨胀、热传导、热辐射等。
热膨胀是物质由于温度升高而膨胀的现象,导致物体尺寸的变化;热传导是指热能在物体之间的自然传递;热辐射是指物体由于高温而发射的热能。
2. 电磁效应:电磁效应是指电和磁相互作用产生的物理现象。
电磁效应是电磁场的基本效应,包括电流产生磁场、磁场产生电流、电场产生力、磁场产生力等。
其中最重要的电磁效应是法拉第定律,该定律描述了电磁感应现象,即当磁场发生变化时,会在线圈中产生感应电流。
3. 光学效应:光学效应是指光在物质中传播产生的现象。
光学效应包括折射、反射、散射、干涉、衍射等。
折射是光从一种介质传播到另一种介质时的方向改变;反射是光在介质表面发生的方向改变;散射是光在物质中发生的不规则传播;干涉是光波在相遇处产生加强或抵消的现象;衍射是光通过边缘或孔径时发生的弯曲效应。
4. 声学效应:声学效应是指声波在物质中产生的现象。
声学效应包括声音的传播、衍射、反射、共振等。
声音的传播是声波在空气、液体或固体中传递的过程;衍射是声波通过孔径或边缘时发生的扩散效应;反射是声波在物体表面发生的方向改变;共振是声波与物体共振时产生的增强效应。
5. 粒子效应:粒子效应是指微观粒子在相互作用下产生的物理现象。
粒子效应包括粒子散射、衰变、束缚等。
粒子散射是指两个粒子在相互作用下改变原有运动状态的现象;衰变是指粒子在某些特定条件下发生转变或分解的现象;束缚是粒子在势场作用下被束缚在特定区域的现象。
以上只是物理学中一些常见的效应,实际上物理学中还有许多其他效应,如核效应、量子效应、超导效应等。
物理学中各种效应
物理学中各种效应物理学研究的是自然界中各种现象和规律,而各种效应则是指在不同的物理过程中所产生的影响和结果。
物理学中存在着许多重要的效应,本文将介绍其中一些常见的效应,并对其原理和应用进行讨论。
一、光学效应光学效应是研究光在物质中传播和相互作用时所表现出的各种现象。
其中一种重要的光学效应是折射效应。
当光线从一种介质进入另一种介质时,由于介质密度的不同,光线的传播速度会发生改变,导致光线的传播方向发生偏转。
这种现象被称为折射,根据斯涅尔定律,折射角与入射角之间存在着一定的关系。
折射现象的应用非常广泛,例如光学透镜、光纤通信等都利用了折射效应。
另一个重要的光学效应是干涉效应。
干涉效应是指两束或多束光线相互叠加产生的明暗交替的现象。
干涉现象可以分为两种类型:构造性干涉和破坏性干涉。
构造性干涉发生在两束相干光叠加时,光强增强;破坏性干涉则是当两束相干光相位差为半波长时,光强相消。
这一效应在干涉仪、光栅等实验中得到了广泛的应用。
二、电磁效应电磁效应是电荷和电流产生的电场和磁场之间相互作用的影响。
其中一个重要的电磁效应是电磁感应效应。
电磁感应效应是指磁场的变化会引起电场的产生,或者电场的变化会引起磁场的产生。
根据法拉第电磁感应定律,当导体中的磁通量发生变化时,会在导体中感应出电动势和电流。
电磁感应现象的应用非常广泛,例如发电机、电磁铁等都是基于电磁感应原理。
另一个重要的电磁效应是霍尔效应。
霍尔效应是指当电流通过一块携带电荷的导体时,在导体两侧会产生一个垂直于电流方向的磁场,从而在导体内部形成电场梯度。
利用霍尔效应,可以测量电流的大小和方向,并广泛应用于传感器、仪表等领域。
三、热学效应热学效应研究的是物体在温度变化时所表现出的各种现象和性质。
其中一个重要的热学效应是热膨胀效应。
热膨胀效应是指物体在温度升高时会发生体积膨胀的现象。
根据热膨胀原理,物体的体积变化与温度的升高呈正相关。
热膨胀效应在工程设计中有着重要的应用,例如桥梁、水管、热敏电阻等都需要考虑到热膨胀的影响。
物理中的耦合效应
物理中的耦合效应物理学中,耦合是指两个或多个物理系统之间相互影响的现象。
这些系统可以是不同的物体,也可以是相同的物体的不同部分。
而耦合效应则是描述这种影响的结果。
本文将会介绍物理学中的常见耦合效应及其应用。
一、热力学中的热耦合效应热力学中常见的耦合效应是热耦合效应。
热耦合效应是指介质之间连通时,由于介质温度的差异而发生的能量传输现象,表现为能量的转移、热扩散等现象。
例如,一个房间里的暖气会向周围的空气散发热量,使得房间内的温度变化。
而在自然界中,地面的温度比空气温度低,导致了冬天时风速大的地方有大量的雪,从而形成了雪原和冰川。
热耦合效应应用广泛,包括在太阳能和风能的能量转换中,以及在生物学、地球物理学和化学工程等领域中的研究中也有广泛的应用。
二、电力中的电耦合效应电耦合效应是指介质中由于电流的流动而引起的介质内部电场的变化,进而影响电子的运动,最终产生电流的传输。
电耦合效应在电子器件和通信技术中有着广泛的应用。
其中,一个典型的例子就是晶体管。
在晶体管中,电源电压通过控制电极影响了源极电极之间的电路,从而控制了电子流的传输。
而在通信技术中,数字信号转成模拟信号时则需要经过电耦合效应的影响,从而变成更容易传输和处理的信号。
三、机械学中的机械耦合效应在机械学中,机械耦合效应常常表现为振动和声音的产生。
这种耦合效应与物体间的相对位置及运动状态有关。
其中,振动时机械系统之间的相动性,而声音则是介质中的机械振动产生的一种传输形式。
在机械工程中,机械耦合效应的应用主要体现在振动减振技术和噪声控制领域。
例如,汽车、飞机等大型机械设备就需要减少振动和噪声才能更好地运行和使用。
总之,耦合效应是物理学中不可避免的现象,也是我们能够研究和改善物理现象的基础。
我们需要在实际应用中认真探索,并将耦合现象纳入到我们的设计和研究中去,以推动物理学的发展和应用。
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磁阻效应
霍尔效应
霍尔效应是电磁效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机制时发现的。
当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象就是霍尔效应。
这个电势差也被称为霍尔电势差。
霍尔效应应使用左手定则判断。
磁冻结效应
磁冻结效应是磁场的变化如同磁感线粘附在流体质元上,随流体一起运动,如同磁感线被“冻结”在了导电流体中一样。
在磁流体力学的磁感应方程中:
如果磁雷诺数,或者流体的电导率,则磁感应方程退化为冻结方程:
磁冻结效应同时也意味着在理想导电流体中,在某一初始时刻位于磁感线上的流体质元,此后也一直位于这条磁感线上。
对于宇宙中的天体,往往具有很大的尺度,容易满足磁雷诺数远远大于1的条件,因此经常表现出磁冻结效应。
磁感应方程[编辑]
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磁感应方程是描述磁场与导电的流体发生相互作用时,磁场随时间变化的方程,是磁流体动力学中的一个重要方程。
在磁流体动力学中,等离子体可以看作是良导体,由于存在洛伦兹力,欧姆定律的数学形式为:
代入麦克斯韦方程组,可以得到磁感应方程:
其中,与流体力学中的粘滞系数具有相同的量纲,叫做磁粘滞系数或者磁扩散系数。
磁扩散效应
磁扩散效应是由于电阻引起的感应电流的衰减,磁场从强度大的区域向强度小的区域发生扩散的效应,本质是电磁感应。
在磁流体力学的磁感应方程中:
如果磁雷诺数,则磁感应方程退化为扩散方程的形式
磁场渗透所需要的特征时间为:
称为趋肤时间。
该式表明,流体的电导率越大,磁场扩散得越慢。
对于理想导体,,没有磁扩散效应。
磁流体力学[编辑]
磁流体力学(英文:Magnetohydrodynamics (MHD)或magnetofluiddynamics、hydromagnetics)是研究等离子体和磁场的相互作用的物理学分支,其基本思想是在运动的导电流体中,磁场能够感应出电流。
磁流体力学将等离子体作为连续介质处理,要求其特征尺度远远大于粒子的平均自由程、特征时间远远大于粒子的平均碰撞时间,不需考虑单个粒子的运动。
由于磁流体力学只关心流体元的平均效果,因此是一种近似描述的方法,能够解释等离子体中的大多数现象,广泛应用于等离子体物理学的研究。
更精确的描述方法是考虑粒子速度分布函数的动理学理论。
磁流体力学的基本方程是流体力学中的纳维-斯托克斯方程和电动力学中的麦克斯韦方程组。
磁流体力学是由瑞典物理学家汉尼斯·阿尔文创立的,阿尔文因此获得1970年的诺贝尔物理学奖。
目录
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∙ 1 磁流体力学方程组
o 1.1 电磁场方程
o 1.2 流体力学方程
o 1.3 状态方程
o 1.4 理想磁流体力学方程组
∙ 2 二流体模型
∙ 3 磁张力与磁压力
∙ 4 磁扩散与磁冻结
磁流体力学方程组[编辑]
磁流体力学的基本方程组有16个标量方程,包含16个未知标量,因此是完备的。
结合边界条件可以求解这个方程组。
电磁场方程[编辑]
在磁流体力学中,等离子体可以看作是良导体,电磁场变化的特征时间远远大于粒子碰撞的时间,电磁场可以认为是准静态的,因此麦克斯韦方程组中的位移电流项可以忽略,写为:
由于存在洛伦兹力,欧姆定律的数学形式为:
流体力学方程[编辑]
等离子体是流体,满足流体的连续性方程:
流体的运动方程的右边应加上电磁力项,而重力与电磁力相比是小量,
常常也可以忽略不计。
因此运动方程为:
其中
能量方程的右边应加上因电磁场引起的焦耳热,重力所做的功可以忽略不计。
因
此能量方程为:
其中
状态方程[编辑]
流体的状态方程形式为:
对于绝热过程,有
即
理想磁流体力学方程组[编辑]
对于无粘()、绝热()、理想导电()的等
离子体,即理想导电流体,磁流体力学方程可以简化为:
称为理想磁流体力学方程组。
二流体模型[编辑]
实际情况中等离子体往往是两种或者两种以上
成分组成的流体,描述它们的方程组特别复杂,
求解十分困难。
一般情况下可以认为高度电离的
等离子体是由电子流体和离子流体两种成分组
成的,等离子体的二流体模型或者双流体模型研
究它们各自的动力学方程,并且考虑它们之间的
耦合。
在电子和离子每种组分里,达到平衡时的
麦克斯韦速度分布所需要的时间远远小于电子
和离子之间发生热交换的特征时间,因此在这种
近似下,电子和离子可以认为是各自独立运动的,
二者之间的碰撞导致了等离子体电阻。
磁张力与磁压力[编辑]
将麦克斯韦方程组中的
代入洛伦兹力可得
上式右边第一项反映了大小为,
沿着磁感线方向的磁张力,第二项反映了大小为,各向同性的磁压力,其
效果是压缩等离子体。
因此,作用于某流体质元的磁力等效于磁张力与磁压力的和。
磁扩散与磁冻结[编辑]
在磁流体力学中,等离子体可以看作是良导体,磁感应方程为:
其中,叫做磁粘滞系数或者
磁扩散系数。
如果磁雷诺数
,则磁感应方程退化为扩散方程的形式
此时等离子体会表现出磁扩散效
应,磁场从强度大的区域向强度小
的区域发生扩散。
如果磁雷诺数
,或者流
体的电导率,则磁感应
方程退化为冻结方程:
此时等离子体会表现出磁冻
结效应,磁感线如同粘附在流体质元上,随流体一起运动。