关于无作用力场介绍

[拼音]：wuzuoyonglichang

[外文]：force-free field

电流同磁场平行，因而磁场力为零的磁场(见洛伦兹力)。这种特殊的磁场是A.施吕特和R. H.吕斯特于1952年研究太阳大气平衡问题时首次提出的。其数学描述为：

J＝αB，

式中J为电流密度；B为磁感应强度;α为无作用力因子，是位置和时间的函数。当稀薄等离子体处在强磁场中，其压强梯度比磁压梯度至少小一个数量级时，可以用无作用力场模型近似处理，因此在天体物理学某些问题（如太阳黑子、星际无作用力场）的研究中和受控热核反应领域里要用到无作用力场模型。

磁场力由两个分力组成：一是磁向心力nB2/Rμe，另一是垂直于磁场的负磁压梯度-墷寑B2/2μe(见洛伦兹力)。在无作用力场情况下，这两个分力的矢量和等于零（见图）。n、R和μe为磁力线上任一点Q的主法线单位矢量、 曲率半径和流体介质的磁导率。从图中可看出，无作用力场的特点是磁压仅在磁力线的主法线方向有变化。

一般无作用力场不是处于最小磁能状态，因而不是稳定的。L.沃尔彻对系统的磁能进行变分，证明静止流体的磁流体力学平衡的稳定性要求α必须是常数，但它不是充分条件。至于什么是充分条件，在理论上尚未找到。D.伏斯兰伯等人已发现α为常数而平衡不稳定的情况。但在研究太阳黑子和星际磁场等问题时，可采用α为常数的无作用力场模型。