Понятие о плазме

1.

§18 Понятие о плазме
Глава 3
Электричество и магнетизм

2.

Плазма – сильно ионизированный газ,
сохраняющий свою квазинейтральность.

3.

Степень ионизации плазмы определяется отношением
числа ионизированных частиц к общему их числу:
ni
a=
n
<0,01 слабо ионизированная плазма
>0,01 умеренно ионизированная плазма
близко к 1 - полностью ионизированная плазма

4.

Оценим размеры области в которой происходят
отклонения от нейтральности. Допустим что из-за
тепловых флуктуаций заряды сместились на l.
Поверхностная плотность заряда:
l
q enlS
enl
S
S
Напряженность поля разделенных зарядов
enl
E
0 0

5.

Плотность электрической энергии образованных
зарядов:
2
2 2 2
0 E 0 enl
enl
2 0
2 0
2
2
Эта энергия равна энергии теплового движения
3
W = kTn
2
2
2 2
enl
3
kTn
2 0
2

6.

Размеры области, в которой возможны
значительные
отклонения
от
квазинейтральности:
3 0 kT
l
2
e n

7.

Плазма
обладает
своим
спектром
электромагнитных
колебаний.
В
случае
разделения
зарядов
возникают
колебания
плазмы.
F = ma
eE
x
m
e
x
m 0
2
e nx
x
m 0

8.

2
en
x x
m 0
2
en
m 0
2
ДУ гармонических
колебаний
2 x x

9.

Частота колебаний плазмы (ленгмюровская
частота):
2
e n
m 0

10.

Потенциал
точечного
определяется
заряда
вакууме
q
4 0 r
В плазме одна частица окружена другими
частицами. Они ослабляют (экранируют) поле
частицы в плазме. Зависимость потенциала с
расстоянием имеет вид:
q
4 0 r
e
r
D
D – дебаевский радиус экранирования (D~l).

11. Основные сведения о свойствах плазмы: 1. Высокая степень ионизации; 2. Наличие собственной частоты колебаний; 3. Плазма –

диамагнитная среда;
4. Проводимость плазмы растет с температурой ~Т3/2;
5. Нарушение квазинейтральности происходит в областях
сравнимых с дебаевским радиусом экранирования.