АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БРОУНОВСКОГО МОТОРА С ФЛУКТУИРУЮЩИМ ПОТЕНЦИАЛОМ
Розенбаум В.М., Корочкова Т.Е.

Поступила в редакцию: 5 Июля 2004

PACS: 05.40.-a, 05.60.Cd, 82.20.-w, 87.16.Nn

DJVU (137.1K)

PDF (407.1K)

Предложена модель броуновского мотора, производящего полезную работу против силы нагрузки F, в асимметричном периодическом потенциале V(x)=V(x+2L), который претерпевает случайные сдвиги на полпериода L с частотой γ. Потенциальный рельеф произвольной формы повторяется с энергетическим сдвигом Δ V на обоих полупериодах L, а периодичность функции V(x) обеспечивается ее скачками в точках x=0 и x=L. Граничное условие при x =0 для функции распределения броуновской частицы позволяет ввести высокий и узкий барьер V₀, запирающий обратный поток и приводящий к высокой эффективности мотора (отношению полезной работы, совершаемой против силы нагрузки F, к энергии, сообщаемой частице за счет сдвигов потенциала). В рамках этой модели получены точные аналитические выражения для потока J и эффективности η . В частном случае кусочно-линейных потенциалов представлены графические зависимости величин J и η от F и γ при различных значениях параметров Δ V и V₀. Обсуждается влияние особенностей формы потенциала и частоты его флуктуаций на основные характеристики мотора.