Ток в жидкости несут ионы
В металлическом проводнике ток связан в основном с электронами, а в солёной воде заряд переносят положительные и отрицательные ионы. Электрическое поле заставляет их двигаться в противоположных направлениях. На макроскопическом уровне это движение описывают плотностью тока J, которая зависит от проводимости жидкости и приложенного электрического поля.
Магнитное поле поворачивает силу
На движущийся заряд в магнитном поле действует сила Лоренца. Для объёма проводящей жидкости её записывают как плотность силы J × B. Направление перпендикулярно и току, и магнитному полю. Поэтому два поля, направленные поперёк канала, могут создать силу вдоль канала без крыльчатки или поршня.
Почему движется не только заряд
Ионы постоянно сталкиваются с молекулами воды и передают им импульс. В результате ускоряется нейтральная жидкость в целом. Давление и вязкость распределяют движение по сечению канала, а стенки тормозят поток. Наблюдаемая скорость возникает из баланса электромагнитной силы, сопротивления жидкости и потерь на входе и выходе.
Что показывает лабораторная модель
Простой канал с электродами и магнитами наглядно связывает направление тока, поля и потока. Он не воспроизводит автоматически промышленный МГД-насос: масштаб, геометрия, материал электродов и свойства рабочей среды сильно влияют на результат. Особенно важно отделять полезную объёмную силу от пузырьков, конвекции и других эффектов электролиза.
Видео опыта
Исходный эксперимент и его ход можно посмотреть в ролике канала «Наука в Действии».