等离子体物理汇总
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只要粒子发生碰撞时,才有可能从一根磁 力线跳到另一根上.带电粒子总有被推向 磁场较弱区域的趋势.
磁场对等离子体的作用
磁镜(磁约束装置) 磁场两头强,中间弱. 带电粒子将在磁场
中来回运动而不逃脱. 当等离子体中有电流通过时, 这种电流的
磁场对等离子体有作用. 等离子体电流产生的磁场是非均匀的. () 所以, 等离子体里运动的带电粒子有向轴
2. 磁场对等离子体的作用
洛仑兹力 R mv sin v, B
qB
另外, 还有电场力作用------电漂移, 速度
E vde B
重力作用--------重力漂移(垂直于B的漂移),
速度.
vdg
mg qB
磁场对等离子体的作用
带电粒子绕磁力线作螺旋线运动, 在很强 的磁场中, 每个带电粒子的活动被约束在 一根磁感应线附近的很小范围内.
高温等离子体 冷等离子体: 温度较低的稀薄低压等离子
体.
二.等离子体基本特性
1. 等离子体准电中性: 整体电中性. 但是电子和离子的浓度不一定相等. 德拜屏蔽:每一个带电粒子附近都存在着
小范围的电场, 该电场被周围粒子场完 全 ” 屏蔽”, 在一定的空间区域外呈电 中性. 德拜长度: 屏蔽粒子场所占的空间尺度.
负电荷层屏蔽了带电导体的电场,从 而使等离子体内部不受影响.
层内: 电中性被破坏. 层外: 没有宏观电场存在, 仍保持电 中性.
根据边界条件,可求得,带电为Q的 导体球在等离子体中的电势分布为
D
0kT
ne2
r
U
Q
e D
4 0r
它比孤立点电荷的电势衰减得快.把ε0, k, e代入,
有
D 69.0
电子数密度/cm-3 1026 106 105 1014 1020 5 1018 109 105 108
+++++++ + + +-+ + + + + + +-+ + + + + + +-+ + + + + + +-+ + + + +++++++ +++++++ +++++++ +++++++ +++++++ +++++++
三.等离子体中电磁场
1. 等离子体内磁场 等离子体是良导体, 呈准电中性, 在内部不
能有电场存在, 但可存在磁场. 磁场可以是外加 的, 也可能是等离子体本身的电流产生的. 由楞 次定律和电磁感应定律可以说明等离子体内磁 场不变.这也叫”磁场冻结”.
等离子体挤压磁力线. 等离子体内无磁场, 即外磁场+感应电流磁场=0, 而挤压区域则是 原磁场与等离子体内感应电流磁场的迭加.
T n
n为等离子体内粒子密度.
λD的物理意义: 静电作用范围基本不超过德拜球.
等离子体形成条件:
LD
几种等离子体
等离子体 太阳中心 太阳表面 日冕 聚变实验(托克马克) 原子弹爆炸火球 太阳风 闪电 辉光放电(氖管) 地球电离层 一般火焰
电子温度/K 2×107 5×103 106 108 107 105 3×104 2×104 2×103 2×103
心收缩的趋势-------箍(gu)缩效应.
3.等离子体中的波
等离子体------导电流体 等离子体中存在热压力, 库仑力, 磁力等---
------(都可作)准弹性力. 静电波: 静电振荡(朗谬尔振荡), 纵波;
电磁波: 等离子体内电磁波传播速度,
v
c
1
2 p
2
ω为电磁波频率,ωp为等离子体振荡,
专题三 等离子体物理
应用物理系
等离子体
等离子体物理学主要是研究等离子体的形成、 性质及其运动规律.
等离子体技术: 电弧等离子体技术, 高频等离子 体技术, 磁流体发电技术, 等离子体加速技术, 电子和离子束技术, 气体激光技术, 热离子能量 转换技术.
等离子体物理学涉及天体物理学, 热物理学, 化 学, 流体力学, 气体动力学, 材料科学等.
热平衡下, Saha方程为
3
ni 2.4 1015 T e 2 kT
n0
ni
其中, nI为电离后离子数密度, n0为未电离的中性 原子数密度.
要使α大于0.1%,则要T达到104K以上.
等离子体分类
气体电离(完全电离,部分原子电离,弱电 离).
天然等离子体, 实验室等离子体. 热等离子体: 低温等离子体
x
+++++++
E x n0e x 0 0 0
F
eE
n0 e 2
0
x
me x
x n0e2 x 0,
0me
P2
n0 e 2
0me
P 9 104 ne
等离子体基本特性
2. 等离子体温度
电子温度Te, 离子温度Ti, Te一般高于Ti.
3. 等离子体振荡 等离子体内部存在恢复电中性的静电力, 作
为回复力. 朗谬尔振荡: 等离子体内部电子的集体振荡.
2 p
ne e 2
0me
,
P
1
2
n0 e 2
0me
DP
kT v me
4.等离子体中粒子间相互作用
碰撞: 弹性 非弹性: 伴随新的粒子, 光子产生,
吸收, 电离, 复合等. 库仑力: 长程力(从而等离子体表现出集
体行为), 对气体, 分子力是短程力, 10-9m
p
ne e 2
0me
即表明, 当 p 时, 能传播.
当 p 时, 不能传播, 只能被反射.
四.等离子体的应用
1. Plasma热过程应用 主要在化学,冶金,无机材料工艺方面,
等离子体喷焊,切割,喷涂. 2. Plasma化学过程应用
超细粉末技术, 等离子体显示器, 发 电装置等.
3. 磁流体力学过程应用 磁流体发电技术, 等离子体推进装置, 等离子体
②把等离子体当作导电的连续媒质来处理, →磁 流体力学. 流体力学方程组 + 电磁作用项 + MAXWELL方程组→磁流体力学方程组. 等离子体动力学:多粒子体系, 统计方法, 微观理论. 很复杂
电离的方式
①热电离; ②光电离; ③碰撞电离, 通过碰撞,交换能量.
电离度α=已电离数/总原子数. 当α≥0.1%时, 形成等离子体.
一.物质的第四态
1830s 气体放电现象研究 1879年, W.Crooks 用第四态→描述气体
放电管中的电离气体. 1928年, 等离子体研究
两百度文库研究方法
①把等离子体看作由大量独立的带电粒子组成的 集体, 只讨论单个粒子在外加磁场中运动特性, 而略去粒子间的相互作用, →适合于稀薄等离 子体.
磁场对等离子体的作用
磁镜(磁约束装置) 磁场两头强,中间弱. 带电粒子将在磁场
中来回运动而不逃脱. 当等离子体中有电流通过时, 这种电流的
磁场对等离子体有作用. 等离子体电流产生的磁场是非均匀的. () 所以, 等离子体里运动的带电粒子有向轴
2. 磁场对等离子体的作用
洛仑兹力 R mv sin v, B
qB
另外, 还有电场力作用------电漂移, 速度
E vde B
重力作用--------重力漂移(垂直于B的漂移),
速度.
vdg
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磁场对等离子体的作用
带电粒子绕磁力线作螺旋线运动, 在很强 的磁场中, 每个带电粒子的活动被约束在 一根磁感应线附近的很小范围内.
高温等离子体 冷等离子体: 温度较低的稀薄低压等离子
体.
二.等离子体基本特性
1. 等离子体准电中性: 整体电中性. 但是电子和离子的浓度不一定相等. 德拜屏蔽:每一个带电粒子附近都存在着
小范围的电场, 该电场被周围粒子场完 全 ” 屏蔽”, 在一定的空间区域外呈电 中性. 德拜长度: 屏蔽粒子场所占的空间尺度.
负电荷层屏蔽了带电导体的电场,从 而使等离子体内部不受影响.
层内: 电中性被破坏. 层外: 没有宏观电场存在, 仍保持电 中性.
根据边界条件,可求得,带电为Q的 导体球在等离子体中的电势分布为
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它比孤立点电荷的电势衰减得快.把ε0, k, e代入,
有
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电子数密度/cm-3 1026 106 105 1014 1020 5 1018 109 105 108
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三.等离子体中电磁场
1. 等离子体内磁场 等离子体是良导体, 呈准电中性, 在内部不
能有电场存在, 但可存在磁场. 磁场可以是外加 的, 也可能是等离子体本身的电流产生的. 由楞 次定律和电磁感应定律可以说明等离子体内磁 场不变.这也叫”磁场冻结”.
等离子体挤压磁力线. 等离子体内无磁场, 即外磁场+感应电流磁场=0, 而挤压区域则是 原磁场与等离子体内感应电流磁场的迭加.
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n为等离子体内粒子密度.
λD的物理意义: 静电作用范围基本不超过德拜球.
等离子体形成条件:
LD
几种等离子体
等离子体 太阳中心 太阳表面 日冕 聚变实验(托克马克) 原子弹爆炸火球 太阳风 闪电 辉光放电(氖管) 地球电离层 一般火焰
电子温度/K 2×107 5×103 106 108 107 105 3×104 2×104 2×103 2×103
心收缩的趋势-------箍(gu)缩效应.
3.等离子体中的波
等离子体------导电流体 等离子体中存在热压力, 库仑力, 磁力等---
------(都可作)准弹性力. 静电波: 静电振荡(朗谬尔振荡), 纵波;
电磁波: 等离子体内电磁波传播速度,
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ω为电磁波频率,ωp为等离子体振荡,
专题三 等离子体物理
应用物理系
等离子体
等离子体物理学主要是研究等离子体的形成、 性质及其运动规律.
等离子体技术: 电弧等离子体技术, 高频等离子 体技术, 磁流体发电技术, 等离子体加速技术, 电子和离子束技术, 气体激光技术, 热离子能量 转换技术.
等离子体物理学涉及天体物理学, 热物理学, 化 学, 流体力学, 气体动力学, 材料科学等.
热平衡下, Saha方程为
3
ni 2.4 1015 T e 2 kT
n0
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其中, nI为电离后离子数密度, n0为未电离的中性 原子数密度.
要使α大于0.1%,则要T达到104K以上.
等离子体分类
气体电离(完全电离,部分原子电离,弱电 离).
天然等离子体, 实验室等离子体. 热等离子体: 低温等离子体
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等离子体基本特性
2. 等离子体温度
电子温度Te, 离子温度Ti, Te一般高于Ti.
3. 等离子体振荡 等离子体内部存在恢复电中性的静电力, 作
为回复力. 朗谬尔振荡: 等离子体内部电子的集体振荡.
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4.等离子体中粒子间相互作用
碰撞: 弹性 非弹性: 伴随新的粒子, 光子产生,
吸收, 电离, 复合等. 库仑力: 长程力(从而等离子体表现出集
体行为), 对气体, 分子力是短程力, 10-9m
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即表明, 当 p 时, 能传播.
当 p 时, 不能传播, 只能被反射.
四.等离子体的应用
1. Plasma热过程应用 主要在化学,冶金,无机材料工艺方面,
等离子体喷焊,切割,喷涂. 2. Plasma化学过程应用
超细粉末技术, 等离子体显示器, 发 电装置等.
3. 磁流体力学过程应用 磁流体发电技术, 等离子体推进装置, 等离子体
②把等离子体当作导电的连续媒质来处理, →磁 流体力学. 流体力学方程组 + 电磁作用项 + MAXWELL方程组→磁流体力学方程组. 等离子体动力学:多粒子体系, 统计方法, 微观理论. 很复杂
电离的方式
①热电离; ②光电离; ③碰撞电离, 通过碰撞,交换能量.
电离度α=已电离数/总原子数. 当α≥0.1%时, 形成等离子体.
一.物质的第四态
1830s 气体放电现象研究 1879年, W.Crooks 用第四态→描述气体
放电管中的电离气体. 1928年, 等离子体研究
两百度文库研究方法
①把等离子体看作由大量独立的带电粒子组成的 集体, 只讨论单个粒子在外加磁场中运动特性, 而略去粒子间的相互作用, →适合于稀薄等离 子体.