無作用力場（force-free field）這種特殊的磁場是A.施呂特和R. H.呂斯特於1952年研究太陽大氣平衡問題時首次提出的。一般無作用力場不是處於最小磁能狀態，因而不是穩定的。
基本介紹
- 中文名：無作用力場
- 外文名：The force free field
- 拼音：wuzuoyonglichang
- 提出：A.施呂特和R. H.呂斯特
概述,
概述
電流同磁場平行,因而磁場力為零的磁場(見洛倫茲力)。這種特殊的磁場是A.施呂特和R. H.呂斯特於1952年研究太陽大氣平衡問題時首次提出的。其數學描述為：
J=αB，
式中J為電流密度；B為磁感應強度;α為無作用力因子，是位置和時間的函式。當稀薄電漿處在強磁場中,其壓強梯度比磁壓梯度至少小一個數量級時，可以用無作用力場模型近似處理，因此在天體物理學某些問題（如太陽黑子、星際無作用力場）的研究中和受控熱核反應領域裡要用到無作用力場模型。
磁場力由兩個分力組成:一是磁向心力,另一是垂直於磁場的負磁壓梯度-(見洛倫茲力)。在無作用力場情況下，這兩個分力的矢量和等於零（見圖）。n、R和μe為磁力線上任一點Q的主法線單位矢量、 曲率半徑和流體介質的磁導率。從圖中可看出，無作用力場的特點是磁壓僅在磁力線的主法線方向有變化。 一般無作用力場不是處於最小磁能狀態，因而不是穩定的。L.沃爾徹對系統的磁能進行變分，證明靜止流體的磁流體力學平衡的穩定性要求α必須是常數,但它不是充分條件。至於什麼是充分條件，在理論上尚未找到。D.伏斯蘭伯等人已發現α為常數而平衡不穩定的情況。但在研究太陽黑子和星際磁場等問題時,可採用α為常數的無作用力場模型。
無作用力場中力的平衡