Con respecto a la deriva E × BE × BE × B en el campo magnético de la Tierra

Así que tengo una pregunta candente: la única razón por la que la deriva E x B no genera una corriente eléctrica es porque tanto los electrones como los iones positivos se mueven en la misma dirección (hacia la ionosfera de la Tierra), por lo que no se forma una separación de carga. ? ¿Son las velocidades opuestas el factor decisivo para la separación de carga o me estoy perdiendo algo más?

¿Puede explicar lo que quiere decir con deriva ExB? Sé que esto es el impulso o, de manera equivalente, el transporte de energía del campo EM.
La fuerza que viene como el producto de la corriente eléctrica de la cola magnética que es perpendicular al campo magnético de la Tierra que da como resultado que las partículas se desplacen hacia la Tierra.

Respuestas (2)

En campos magnéticos y eléctricos cruzados uniformes, el movimiento de una carga se puede separar en un movimiento giratorio y una deriva constante. Un movimiento constante implica fuerza cero, por lo que la carga no afecta la velocidad de deriva.

La velocidad de deriva se deriva en George K. Parks, Physics of Space Plasmas (1991) páginas 93-97, y la derivación es un poco demasiado larga para reproducirla aquí, así que daré la respuesta:

v = mi × B B 2 .

Tenga en cuenta que el cargo no aparece en esta expresión. La fuerza de Lorentz sobre una partícula con carga q es

F = q mi + q v × B .

Si sustituye la velocidad de deriva en esta ecuación y usa ( mi × B ) × B = ( mi ⋅ B ) B − B 2 mi ), puede confirmar que F = 0.

Pero el campo E x B en realidad actúa sobre las partículas y las impulsa hacia la ionosfera, el hecho de que no distinga entre las dos cargas es irrelevante.
Quería saber por qué no hay separación de cargas y la respuesta es que las cargas opuestas se desplazan en la misma dirección, en promedio. El mi × B la deriva se aplica al centro del movimiento giromagnético, no al movimiento instantáneo de cada carga.

La única razón por la que la deriva E x B no genera corriente eléctrica es porque tanto los electrones como los iones positivos se mueven en la misma dirección...

La deriva ExB es independiente de la carga, por lo que sí, tanto los iones como los electrones experimentarán la misma velocidad de deriva ExB.

...por lo tanto, no se forma una separación de carga?

Las partículas que fluyen en sentido contrario de carga opuesta no hacen una separación de carga. Más bien, tal escenario conduce a una corriente dada por:

j = ∑ s   norte s   q s   V s
dónde norte s es la densidad numérica, q s es la carga total (incluido el signo), y V s es el vector de velocidad a granel de las especies s .

Por ejemplo, si los electrones y los protones fluyen en la misma dirección tanto en V o , habría cero corriente neta (suponiendo cuasi-neutralidad ) porque las dos especies tienen la carga opuesta. Si fluyen entre sí, es decir, V mi ≠ V i , entonces habrá una corriente neta.

¿Son las velocidades opuestas el factor decisivo para la separación de carga o me estoy perdiendo algo más?

La separación de carga en un plasma es generalmente difícil porque da como resultado campos eléctricos. Dado que un plasma es un gas ionizado de electrones e iones que se mueven libremente, cualquier campo eléctrico actuará rápidamente para eliminarse haciendo trabajo sobre las partículas cargadas. La mayoría de los plasmas tienen conductividades increíblemente altas, por lo que la vida útil de las separaciones de carga es muy corta.

Creo que estás confundiendo el flujo con la separación de carga, que son dos fenómenos diferentes. Las especies de partículas en los plasmas pueden fluir entre sí sin generar ninguna separación de carga.

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