【正文】 ； 2－ 與電場(chǎng)和磁場(chǎng)垂直的方向漂移的物理原因是什么？ 2－ 初始時(shí)刻靜止在原點(diǎn)的質(zhì)量為 m，電荷為 q的粒子受到穩(wěn)定電場(chǎng)和穩(wěn)定磁場(chǎng)： zy eBBeEE???? ?? ；的作用。試證明，當(dāng)粒子的拉莫回旋速度等于漂移速度時(shí)，即： d?? ??該粒子將在 z=0平面上做下列擺線運(yùn)動(dòng)： ???????????)c o s1()s in(tBEyttBExLLLLL?????磁流體力學(xué) 磁流體力學(xué) ? 在實(shí)際等離子體中， E和 B場(chǎng)是不能事先規(guī)定的，而應(yīng)由帶電粒子本身的位置和運(yùn)動(dòng)來(lái)決定。必須考慮場(chǎng)與電荷粒子之間的自恰關(guān)系，也就是說(shuō)，需要給出一個(gè)在一定邊界條件下的自恰方程組來(lái)揭示電荷粒子運(yùn)動(dòng)和場(chǎng)之間的關(guān)系。這是遠(yuǎn)比單粒子軌道理論的情況復(fù)雜的。 單粒子軌道理論的缺陷 ? 引 言 ? 單粒子軌道理論完全忽略了帶電粒子之間的相互作用，顯然該模型只適用于稀薄等離子體，如空間等離子體。 29 ?對(duì)于極其稀薄的等離子體，粒子間的碰撞和集體效應(yīng)可以忽略，可采用單粒子軌道理論研究等離子體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。 ?對(duì)于密度比較大的等離子體，粒子間的碰撞起主要作用，通常把這種等離子體看成一種導(dǎo)電流體來(lái)處理。有兩種方法是常用的： ?一是統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法，即所謂等離子體動(dòng)力論，它從微觀出發(fā)，用統(tǒng)計(jì)方法研究等離子體在磁場(chǎng)中的宏觀運(yùn)動(dòng)； ?二是連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法即磁流體力學(xué)，把等離子體當(dāng)作連續(xù)介質(zhì)來(lái)研究它在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。 等離子體的密度范圍很寬 30 流體力學(xué)簡(jiǎn)介 ?研究流體（氣體和液體）宏觀運(yùn)動(dòng)和平衡，及其宏觀參量的變化規(guī)律 ?流體宏觀模型假說(shuō)：由無(wú)數(shù) 流體元 連續(xù)地組成 ?流體元：微觀充分大、宏觀充分小的小塊流體 ?微觀大：比分子平均自由程大，能統(tǒng)計(jì)平均 ?宏觀?。号c放置在流體中的實(shí)物比微不足道 ?連續(xù)：流體元連續(xù)無(wú)空隙地充滿空間 ?流體力學(xué)方法是統(tǒng)計(jì)理論的近似 31 空氣 水 32 33 34 35 36 37 38 39 定義 : 受任何微小剪切力作用都能連續(xù)變形的物體 . 通俗地說(shuō)就是易流動(dòng)的物體 . 它分兩種 :液體是指有自由表面的流體 ,而氣體是指沒(méi)有自由表面 ,可以充滿容納它的整個(gè)空間的流體 . 基本定義 概念與流體的基本特性 流體與固體不同 : 固體受到切應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生形變 , 粒子之間具有固定的相對(duì)位置 , 并滿足應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系 . 但流體受到切應(yīng)力即開(kāi)始流動(dòng) . 且流體組元間的相對(duì)位置不固定 . 沙子不是流體的原因 : 沙子雖然有一定的流動(dòng)性 ,但那是因?yàn)樯沉ｉg不易支撐 , 如果選取很小的一部分出來(lái) ,例如選一粒沙 ,它是固體 , 不會(huì)流動(dòng) .而流體要求不論選取多小的一點(diǎn)出來(lái)都有流動(dòng)性 . 流體的基本性質(zhì) 流體在靜止時(shí)不能承受切向應(yīng)力，不管多小的切向應(yīng)力，都會(huì)引起其中各流體元彼此間的相對(duì)位移，而且取消力的作用后，流體元之間并不恢復(fù)其原有位置。正是流體的這一基本特性使它能同剛體和彈性體區(qū)別開(kāi)來(lái)。剛體和彈性體也是連續(xù)介質(zhì)，但是剛體中質(zhì)點(diǎn)之間的相互距離不論其上作用的外力如何將保持不變；而在彈性體中，當(dāng)作用力在數(shù)值上達(dá)到某一界限時(shí)，系統(tǒng)中各點(diǎn)間的相互距離可以改變，但消除了力的作用之后，各點(diǎn)相互關(guān)系又恢復(fù)原有狀態(tài)。相反地，流體能夠有任意大的變形。因此流體在靜止時(shí)只有法應(yīng)力而沒(méi)有切應(yīng)力。流體的這個(gè)宏觀性質(zhì)稱為易流動(dòng)性。 易流動(dòng)性 流體的基本性質(zhì) 流體在靜止時(shí)雖不能承受切應(yīng)力，但在運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)相鄰兩層流體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)即相對(duì)滑動(dòng)速度是有抵抗的，這種抵抗力稱為粘性應(yīng)力，流體所具有的這種抵抗兩層流體相對(duì)滑動(dòng)的性質(zhì)稱為粘性，粘性大小依賴于流體的性質(zhì)，并顯著地隨溫度而變化。實(shí)驗(yàn)表明，粘性應(yīng)力的大小與粘性及相對(duì)速度成正比。 ２、粘性 42 44 除了粘性外，流體還有熱傳導(dǎo)及擴(kuò)散等性質(zhì)。 流體的宏觀性質(zhì)，擴(kuò)散，粘性，熱傳導(dǎo)等是分子輸運(yùn)性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)平均。由于分子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在各層流體間將交換著質(zhì)量，動(dòng)量和能量，使不同流體層內(nèi)的平均物理量均勻化，這種性質(zhì)稱為分子運(yùn)動(dòng)的輸運(yùn)性質(zhì)。 ?質(zhì)量輸運(yùn)在宏觀上表現(xiàn)為 擴(kuò)散現(xiàn)象 ， ?動(dòng)量輸運(yùn)表現(xiàn)為 粘性現(xiàn)象 ， ?能量輸運(yùn)則表現(xiàn)為 熱傳導(dǎo)現(xiàn)象 。 流體的基本性質(zhì) 流體質(zhì)點(diǎn)的體積或密度在受到一定壓力或溫度差的條件下可以改變，這個(gè)性質(zhì)稱為壓縮性。真實(shí)流體都是可以壓縮的。它的壓縮程度依賴子流體的性質(zhì)及外界的條件。液體在通常的壓力或溫度下，壓縮性很小。因此在一般情形下液體可以近似地看成是不可壓縮的。 ３、壓縮性 46 流體的數(shù)學(xué)模型： (取微觀上充分大、宏觀上充分小的 流體元 ，稱為 流體質(zhì)點(diǎn) ；將流體運(yùn)動(dòng)的空間看作是流體質(zhì)點(diǎn)連續(xù)無(wú)空隙地充滿著的假設(shè)稱為連續(xù)介質(zhì)假設(shè)。 ) 流體元內(nèi)部粒子的平均物理性質(zhì)不受單個(gè)分子離散運(yùn)動(dòng)的影響，即微觀運(yùn)動(dòng)被完全平滑掉 ? 得到平滑的宏觀參數(shù)，密度 速度 溫度等 流體的數(shù)學(xué)模型： 等離子體的流體特性： 當(dāng)?shù)入x子體的特征長(zhǎng)度和時(shí)間遠(yuǎn)大于等離子體的平均自由程和平均碰撞時(shí)間，此時(shí)，等離子體可以看成是處于局部熱平衡狀態(tài)，因此，等離子體可以像通常的流體力學(xué)那樣去描述。如可以定義：溫度、速度、壓強(qiáng)、密度等流體力學(xué)和熱力學(xué)參量。 把等離子體當(dāng)作導(dǎo)電的流體來(lái)處理，導(dǎo)電流體除了具有一般流體的重力、壓強(qiáng)、粘滯力外，還有 電磁力 。當(dāng)導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體內(nèi)部感生的電流要產(chǎn)生附加的磁場(chǎng)，同時(shí)電流在磁場(chǎng)中流動(dòng)導(dǎo)致的機(jī)械力又會(huì)改變流體的運(yùn)動(dòng)。因此，導(dǎo)電流體的運(yùn)動(dòng)比通常的流體復(fù)雜得多。 等離子體的電磁特性： 流體力學(xué)方程（包括電磁作用項(xiàng)）和麥克斯韋方程的聯(lián)立 描述方法： 磁流體力學(xué) 等離子體的特性： 易流動(dòng) 粘性 壓縮性 等離子體的流體特性 等離子體的電磁特性 等離子體 電磁場(chǎng) 磁流體力學(xué) 結(jié)合經(jīng)典 流體力學(xué) 和 電動(dòng)力學(xué) 的方法研究 導(dǎo)電流體和磁場(chǎng)相互作用 的學(xué)科，包括磁流體靜力學(xué)和磁流體動(dòng)力學(xué)兩個(gè)分支。磁流體靜力學(xué)研究導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)力作用下靜平衡的問(wèn)題；磁流體動(dòng)力學(xué)研究導(dǎo)電流體與磁場(chǎng)相互作用的動(dòng)力學(xué)或運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但磁流體力學(xué)通常即指磁流體動(dòng)力學(xué)，而磁流體靜力學(xué)被看作磁流體動(dòng)力學(xué)的特殊情形。 磁流體力學(xué) MagohydrodynamicsMHD 導(dǎo)電流體有 等離子體 和 液態(tài)金屬 . 概念 ?1832年法拉第首次提出有關(guān)磁流體力學(xué)問(wèn)題。他根據(jù)海水切割地球磁場(chǎng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的想法，測(cè)量泰晤士河兩岸間的電位差，希望測(cè)出流速，但因河水電阻大、地球磁場(chǎng)弱和測(cè)量技術(shù)差，未達(dá)到目的。 Briefly History _MHD 51 ?1937年哈特曼根據(jù)法拉第的想法，對(duì)水銀在磁場(chǎng)中的流動(dòng)進(jìn)行了定量實(shí)驗(yàn)，并成功地提出粘性不可壓縮磁流體力學(xué)流動(dòng) (即哈特曼流動(dòng) )的理論計(jì)算方法。 ?1940～