الانجراف الاستقطابي

جرت دراسة ثلاثة انواع اساسية من حركات الانجراف هي: الانجراف الكهربائي والنابذة المركزية والتدريجية. التي بواسطتها توصف على نحو كامل حركة الجسيمات في حقول كهربائية ومغنطيسية ثابتة مع الزمن ومتغيرة ببطء في الفراغ وبالاضافة الى ذلك هناك انجرافات ممكنة بفعل قوى جانبية غير كهربائية منها على سبيل المثال قوة الثقالة . وتحدث كل هذه القوى تيارات انجراف. عندما تعاني الجسيمات من تسارع ثابت او متغير ببطء فان الحركة تحدث كما لو ان الجسيمات تخضع لقوة عطالة تساوي جداء الكتلة بالتسارع . هذه القوة تحدث انجرافيا عطاليا يتمثل في ظهور تيار الانجراف. من الحالات ذات الاهمية الخاصة : الحالة عندما يحدث التسارع من جراء تغير سرعة الانجراف الكهربائي الناجم عن حقل كهربائي متغير. وهي الحالة الخاصة من الانجراف العطالي الذي يدعى بالانجراف الاستقطابي. هذه التسمية تهني ان سبب التسارع مرده الى الحقول الكهربائية متغيرة داخل بلازما، والناتجة ليس عن حقل خارجي اكثر من كونها ناتجة عن استقطاب البلازما نفسها عند فصل الشحنات فيها.

يتميز الانجراف الاستقطابي ببعض الصفات الخاصة، بفرض ان حقلا كهربائيا متجها بشكل يعامد الحقل المغنطيسي، فانه سوف يحدث حركة انجراف لكافة الجسيمات بغض النظر عن شحنتها في اتجاه واحد، على نحو متعامد مع كل من الحقلين الكهربائي والمغنطيسي . واذا كان الحقل الكهربائي متغيرا (متناوبا) تولدت قوة عطالية مؤثرة بشكل واحد مستقل عن اشارة الشحنة (في نفس الاتجاه) ووفقا لقوانين الانجراف فان هذه القوة تجبر الالكترونات والايونات على الحركة احدهما باتجاه الاخر باتجاه يعامد قوة العطالة والحقل المغنطيسي أي باتجاه يوازي الحقل الكهربائي. وهكذا يحدث الانجراف الاستقطابي تيارا على طول الحقل الكهربائي . وهكذا يحدث الانجراف الاستقطابي تيارا على طول الحقل الكهربائي اذا ما كان متجها على التعامد مع الحقل المغنطيسي . يضاف هذا التيار الانجرافي الى الناقلية العرضية للبلازما وغالبا ما يتعداها.

اذا كانت سرعة تغير الحقل الكهربائي هي E فان الانجراف الكهربائي سيحصل بتسارع:

(حيث تعني النقطة اختصارا المشتق بالنسبة للزمن) الذي تقابله قوة العطالة

هذه القوة ستحدث انجرافا استقطابيا بسرعة:

من اجل الالكترونات وبسبب صغر كتلتها m فان القوة  العطالية ستكون اصغر بالاف المرات ونتيجة لذلك فانه لدى دراسة الانجراف الاستقطابي يمكن اهمال حركة الالكترونات . وعندئذ يكون تيار الانجراف المحمول بالايونات مساويا الى:

حيث p=Mni كثافة البلازما.

وتبدو كثافة التيار متناسبة مع سرعة تغير الحقل الكهربائي وهذا يعني ان التيار المتعلق بالانجراف الاستقطابي يكون له نفس الصفات التي لتيار الازاحة الذي ينشأ من استقطاب العوازل . وهذا يؤكد مرة صحة تسمية انجراف استقطابي. ووفقا للتحريك الكهربائي في وسط ذي سماحة عزل ε  يعبر عن تيار الازاحة على النحو التالي :

وبالتالي في حقل كهربائي متغير يعامد الحقل المغنطيسي يمكن النظر الى البلازما كوسط سماحية عزله معطاة بالعلاقة:

وعليه تكون قرينة الانكسار المقابلة:

وتعد هذه النتيجة صحيحة فقط عندما يكون تواتر تغير الحقل صغيرا مقارنة بالتواتر السيكلتروني الايوني، والا فلا يمكن استخدام تقريب الانجراف، ويلاحظ في مجال التواترات السيكلترونية تبدد سماحية العزل يعنى ان قيمة ε تتعلق بالتواتر.

عندما سنتحدث عن اهتزازات البلازما في حقل مغنطيسي فاننا سنرى ان القيمة الحاصلة الان لقرينة الانكسار سوف تقابل انتشار الموجة بسرعة الففين (Alfven) وهكذا تنتشر في البلازما بالتحديد امواج ذات تواتر منخفض حقلها الكهربائي يعامد الحقل المغنطيسي . واذا كان الحقل الكهربائي متجها وفق الحقل المغنطيسي فان قيمة ثابت العزل ستكون مختلفة تماما. وهذا يعني ان البلازما في حقل مغنطيسي هي وسط لا متناحي وان ثابت عزلها عبارة عن تنسور(tensor ) .

مواضيع ذات صلة

قياس درجة الحرارة في البلازمة

التسخين الأومي

الانتثار ثنائي القطبية

عمليات النقل في الحقل المغناطيسي

احلال التوازن الحراري

التصادمات الكولونية

التصادمات مع الجسيمات المعتدلة

مسار ومقطع التصادمات

العمليات العشوائية

امواج الصدم في البلازما

تخامد وحث الاهتزازات

المجاوبات البلازمية والدلائل الموجية