Динамика плазмы

 

Вначале, чтобы «войти в курс дела», приведем некоторые факты.

Потенциал ионизации всегда определяет условия возникновения плазмы (то ли температура должна быть порядка потенциала ионизации при термическом способе образования плазмы, то ли энергия фотонов должна достигать потенциала ионизации при образовании плазмы путем облучения нейтрального газа, то ли с потенциалом ионизации должна сравниваться энергия электрона, набираемая в электрическом поле на длине свободного пробега, при образовании плазмы газоразрядным путем).

В возбужденном состоянии электрон «живет» конечное время, после чего он опускается на основную «орбиту» — переходит в основное состояние, передавая разность энергий испускаемому при этом фотону.

Величина t для полностью ионизованной, то есть высокотемпературной, плазмы обратно пропорциональна плотности числа электронов n, потому проводимость высокотемпературной плазмы от плотности носителей не зависит.

Читателю на заметку: полиграфическое предприятие со своей производственной базой типография  «Б Плюс» в Краснодаре предлагает все виды печати, а также услуги профессионального дизайна. Типография способна изготовить в великолепном качестве календари, афиши, визитки, плакаты, листовки, журналы, каталоги, презентации, отчеты, брошюры, конверты, папки, бланки, календари и многое другое.

Некоторые общие свойства плазмы и металлов. Обратимся к такой важной характеристике, как проводимость (величина, обратная сопротивлению). Эта величина — коэффициент пропорциональности между плотностью тока частиц и электрическим полем (закон Ома)

J = σE,

который определяется из условия стационарности (независимости от времени) тока в заданном электрическом поле.

В СССР создание мощных МГД-генераторов составляло одну из важнейших физико-технических проблем современной энергетики.

Самосогласованным называют электромагнитное поле, возникающее в плазме как суммарное поле самих частиц плазмы.

Система, предоставленная самой себе, стремится к состоянию термодинамического равновесия. В этом состоянии существует понятие температуры (как меры средней энергии частиц), а также закон равнораспределения средней энергии на каждую степень свободы.

Рекомендуем: При каких условиях и где вещество находится в состоянии плазмы

А теперь перейдем к сути нашего вопроса…

Казалось бы, плазма, термоизолированная с помощью магнитного поля, будет вести себя подобно газу. Просачивание (диффузия) плазмы сквозь магнитное поле должно было, с этой точки зрения, происходить за счет парных столкновений частиц, в результате которых частицы, перебрасываясь с одной ларморовской окружности на другую, медленно покидали бы объем удержания. Однако первые же эксперименты показали, что уход плазмы из объема удержания зависит не от парных взаимодействий частиц. На первый план выступили так называемые неустойчивости плазмы, приводящие к коллективному уходу ее на стенки камер, внутри которых она удерживалась. Причем уход пот происходил значительно быстрее, чем диффузия плазмы за счет кулоповских столкновений частиц. (Усилиями многих физиков были изучены неустойчивости, ухудшающие магнитное удержание плазмы. На основе этих исследований разработаны методы борьбы с опасными для удержания плазмы неустойчивостями.) Иными словами, не индивидуальные процессы (парные столкновения частиц), а коллективные играли основную роль в динамике плазмы.

Резкое проявление коллективных свойств плазмы наблюдалось и в экспериментах по ее нагреву. (В частности, одним из методов нагрева плазмы является нагрев с помощью пучков заряженных частиц. Взаимодействие пучка с плазмой носит коллективный характер.) Естественно поэтому, что основной упор в исследованиях по физике плазмы был сделан на изучении коллективных степеней свободы плазмы — колебаний и волн. Если в газе нейтральных частиц от взаимодействия индивидуальных степеней свободы, происходящих при столкновениях частиц, зависят такие процессы, как диффузия, теплопроводность, проводимость и т. п., то в плазме аналогичные процессы могут определяться взаимодействием волн с частицами и волнами.

Существенным результатом многих исследований является разработка теоретических представлений, относящихся к так называемым нелинейным взаимодействиям волн с частицами и волнами.

В кратком рассказе неизбежно останутся незатронутыми результаты многих теоретических и экспериментальных работ. Укажем лишь, что сильное влияние на развитие физики плазмы оказали исследования по управляемому термоядерному синтезу, в области МГД-генераторов, физики околоземного и межпланетного пространства, электроники сверхвысоких мощностей. Поэтому неудивительно, что основной вклад в развитие современных представлений физики плазмы внесли работы, тесно связанные с указанными выше проблемами. Это работы отечественных физиков Л. А. Арцимовича, Е. П. Велихова, Б. Б. Кадомцева, М. А. Леонтовича, Р. 3. Сагдеева, зарубежных ученых М. Розенблюта, В. Драммонда, М. Крускала, Г. Грэда, X. Петчека, Р. Поста, Г. Фюрса, Р. Люста, А. Шлютера, Д. Пфирша, С. Чепмена, Дж. Данжи, Дж. Тейлора, X. Альфвена и др.

Оставьте комментарий