Diferencia entre revisiones de «Tobera magnética»

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Una tobera magnética consiste en un campo magnético convergente-divergente capaz de guiar, expandir y acelerar un plasma.
 
Estos dispositivos de aceleración son una parte fundamental de varios conceptos de propulsión electricaeléctrica espacial, así como de varios sistemas de producción avanzados, como ciertos sistemas de mecanizado por haces de partículas.
 
Por sus características, permiten el control continuo de empuje e impulso específico (actuaciones de gran importancia en las aplicaciones propulsivas), o modificar las propiedades del chorro de plasma a la salida. Un aspecto fundamental de estas toberas, en contraposición a las toberas materiales de Laval, es el hecho de que evitan el contacto material con el plasma – de elevada temperatura – y los serios problemas de refrigeración, durabilidad y eficiencia asociados.
En estas circunstancias, los electrones llevan a cabo un movimiento helicoidal entorno a las líneas de campo{E. Ahedo y M. Merino}, con un radio mucho más pequeño que las longitudes macroscópicas del sistema, y el centro de giro de cada uno de ellos permanece sobre un mismo tubo de corriente magnética. De esta forma, los electrones están adheridos al campo magnético, que les obliga a moverse siguiendo dichos tubos de campo.
 
Los iones, de masa mucho mayor que los electrones, no se encuentran magnetizados en general, y su tendencia es a seguir su movimiento de manera rectilínea, dominado por su propia inercia. No obstante, a medida que el plasma se desplaza aguas abajo en la sección divergente de la tobera y el chorro de electroneelectrones se va abriendo, estos tiran de los iones a través del campo eléctrico ambipolar que se desarrolla al intentar separar las cargas negativas de las positivas, consiguiendo su expansión supersónica y por tanto su aceleración. Este hecho obliga a que el plasma permanezca en todo momento cuasineutro, lo que significa que las máximas caídas de potencial posibles son del orden de la energía interna del plasma.
 
En conclusión, puede decirse que el campo magnético tira de los electrones y los obliga a describir en su movimiento la geometría deseada, y que estos tiran de los iones a través del campo ambipolar, consiguiendo su aceleración sin la necesidad de entrar en contacto material con el plasma.
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