2.7. Магнитогидродинамика сварочной дуги

Так как всякое перемещение заряженных частиц сопровож­дается появлением магнитного поля, то существуют оно, безус­ловно, и в сварочной дуге. На проводник длиной l с током I, нахо­дящийся в магнитном поле, действует пондеромоторная сила Ам­пера F, направление которой можно определить для тока от плюса к минусу по правилу левой руки:

(2.85)

где В = μ_aН - магнитная индукция, Тл (В • с/м² ); μ_a = μμ₀ - абсо­лютная магнитная проницаемость вещества; μ - относительная магнитная проницаемость вещества; μ₀ = 12,57•10^-7 В •с/ (А•м)

(или 12,57•10^-7 Гн/м) - магнитная постоянная; Н - напряженность магнитного поля, А/м. При μ ≈ 1 для неферромагнитной среды (для вакуума)

(2.86)

В газовом разряде вектор силы Лоренца F¯, действующей на частицу зарядом е, движущуюся в магнитном поле со скоростью v¯, будет определяться векторным произведением

(2.87)

или на единицу объема

(2.88)

Сила Лоренца F¯ перпендикулярна плоскости, проходящей через векторы В¯ и v¯. Она не производит работы, но меняет на­правление скорости частицы. Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле со скоростью, перпендикулярной век­тору магнитной индукции В¯, то сила Лоренца F¯ создает центро­стремительное ускорение v²/r и частица будет двигаться под действием центростремительной силы mv²/r = evB, где m - масса заря­женной частицы.

Движение заряженной частицы будет происходить по спирали или винтовой траектории, радиус которой называется ларморовским радиусом r. Формула для вычисления r, см, при энергии час­тицы ε, эВ, и магнитной индукции В, Тл, имеет вид:

для электрона

(2.89)

для иона с атомной массой А

(2.90)

При А = 1 (для протона) ларморовский радиус r_i ≈ 42 r_е.