Электрагідрадынаміка

З пляцоўкі Вікіпедыя
Jump to navigation Jump to search
Механіка суцэльных асяроддзяў
BernoullisLawDerivationDiagram.svg
Суцэльнае асяроддзе
Гл. таксама «Фізічны партал»
Электрадынаміка
VFPt Solenoid correct2.svg
Электрычнасць · Магнетызм
Гл. таксама «Фізічны партал»

Электрагідрадынаміка (ЭГД) — фізічная дысцыпліна, якая ўзнікла на скрыжаванні гідрадынамікі і электрастатыкі. Прадметам яе вывучэння з’яўляюцца працэсы руху слабаправодзячых вадкасцей (вадкіх дыэлектрыкаў, вуглевадародных алеяў і паліва і т. п.), змешчаных у электрычнае поле.

Многія ЭГД-эфекты з’яўляюцца нечаканымі, валодаюць непрадказальным характарам і застаюцца нерастлумачанымі да цяперашняга моманту. Гэта звязана з моцна нелінейным характарам электрагідрадынаммчных з’яў, што выклікае цяжкасці пры іх даследаванні[1].

Гісторыя[правіць | правіць зыходнік]

Асновы тэорыі ЭГД-цячэнняў былі закладзены яшчэ М. Фарадэем, аднак інтэнсіўнае развіццё данага кірунку даследаванняў пачалося толькі ў 1960-я гады. У ЗША яго развівала група пад кіраўніцтвам Дж. Мелчэра. У Еўропе — шэраг навуковых груп у Францыі, Іспаніі і іншых краінах.

У СССР над ЭГД-тэорыяй працавалі ў Інстытуце механікі МДУ і Харкаўскім дзяржаўным універсітэце, больш прыкладныя даследаванні ў гэтай галіне праводзіліся ў Інстытуце прыкладной фізікі Малдаўскай акадэміі навук і ў Ленінградскім дзяржаўным універсітэце пад кіраўніцтвам Г. А. Астраумава. У цяперашні час гэтыя работы працягваюцца ў Навукова-адукацыйным цэнтры пры СПбДУ. Шэраг даследаванняў быў праведзены таксама ў Пермскім дзяржаўным універсітэце[1].

Сістэма ЭГД-ураўненняў[правіць | правіць зыходнік]

Прыбліжэнні[правіць | правіць зыходнік]

Сістэма ўраўненняў электрагідрадынамікі можа быць атрымана з сістэмы ўраўненняў Максвела і ўраўненняў гідрадынамікі пры ўліку шэрага прыбліжэнняў. Па-першае, пры разглядзе электрагідрадынамічных з’яў не ўлічваюць выпраменьванне зараджанай вадкасці, якая рухаецца, і не ўлічваюць энергію магнітнага поля ў параўнанні з энергіяй электрастатычнага поля. Гэтыя прыбліжэнні могуць быць запісаныя з дапамогай наступных няроўнасцей:

дзе ε, σ — адносная дыэлектрычная пранікальнасць і праводнасць асяроддзя, ω — характэрная частата змены вонкавага поля, L — характэрны знешні памер асяроддзя, c — скорасць святла. Акрамя таго рух асяроддзя павінен быць нерэлятывісцкім (скорасць яго руху ), а шчыльнасць павінна быць дастаткова вялікая (так што даўжыня свабоднага прабегу[ru] ).

Агульная сістэма[правіць | правіць зыходнік]

У выпадку слабаправодзячых асяроддзяў сістэму ЭГД-ураўненняў звычайна запісваюць у сістэме СІ ў наступным выглядзе:

  • ураўненне руху, якое вызначае баланс імпульсаў у адвольнай кропцы асяроддзя,

Тут уведзеныя наступныя абазначэння: ρ — масавая шчыльнасць асяроддзя, vi — кампаненты скорасці, fi — масавая шчыльнасць сіл, якія дзейнічаюць на асяроддзе, pik, Tik — кампаненты тэнзараў механічных і максвелавых напружанняў, φ — электрастатычны патэнцыял, q — аб’ёмная шчыльнасць зарада, ji — кампаненты шчыльнасці электрычнага току, ε0 — электрычная пастаянная.

Сістэма прадстаўленых вышэй ураўненняў з’яўляецца незамкнутай. Для яе замыкання неабходна запісаць ураўненні стану. Звычайна выкарыстоўваюцца наступныя ўмовы:

Тут p — механічны ціск, τik — тэнзар вязкіх напружанняў, pstr — стрыкцыйны ціск, звязаны з пандэраматорным дзеяннем[ru] поля, j* — міграцыйны ток, qv — канвектыўны ток, Ei — кампаненты электрычнага поля.

Ураўненні для несціскальнай вадкасці[правіць | правіць зыходнік]

Электрагідрадынамічныя з’явы[правіць | правіць зыходнік]

Электрагідрадынамічныя з’явы былі вядомыя досыць даўно. У сярэдзіне XVIII ст. з’явілася магчымасць працаваць з высокімі напружаннямі (гл. лейдэнскі слоік, электрафорная машына[ru]). Першы «містычны вопыт», звязаны з ЭГД з’явамі, складаўся ў наступным: насупраць падпаленай свечкі ставілася карануючае вастрыё, у выніку свечка задзімалася. Іншы вопыт — «франклінава кола». Калі на электрод у форме свастыкі з іголкамі на канцы, падаваць высокае напружанне, то такі электрод пачынае рухацца.

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Заўвагі[правіць | правіць зыходнік]

  1. 1,0 1,1 А. И. Жакин Электрогидродинамика // УФН. — 2012. — Т. 182. — С. 495—520.