Fizika plazme. Osnove fizike plazme

Čas, ko je bila plazma povezana z nekaj neresničnega, nerazumljivega, fantastičnega, že zdavnaj minila. Danes se ta koncept aktivno uporablja. Plazma se uporablja v industriji. Večina obsežne uporabe v svetlobni opremi. Primer je žarnica, ki osvetljuje ulice. Toda v fluorescenčnih žarnicah je prisotna. Prav tako je v električnem varjenju. Konec koncev je lok varjenja plazma, ki jo ustvari plazmatron. Obstaja še veliko drugih primerov.

Fizika plazme je pomembna veja znanosti. Zato je treba razumeti osnovne koncepte, ki so z njo povezani. Naš članek je posvečen temu.

Opredelitev in vrste plazme

Kaj pa? je Plazma? Opredelitev v fiziki je povsem jasno. Plazma imenujemo stanje materiala, kjer ima slednja pomembnejša (sorazmerno s skupnim številom delcev), število nabitih delcev (nosilec), ki lahko bolj ali manj prosto premikajo znotraj snovi. V fiziki lahko izločimo naslednje glavne vrste plazme. Če nosilci pripadajo delcev ene vrste (in nasprotnim predznakom delcev naboja, nevtralizacijskim sistema nimajo svobode gibanja), da se imenuje posamezne komponente. V nasprotnem primeru je - dvo- ali večkomponentna.

Značilnosti plazme

Tako smo na kratko opisali pojem plazme. Fizika je natančna znanost, zato brez definicij ne morete storiti. Naj zdaj opišemo glavne značilnosti tega stanja snovi.

Lastnosti plazme v fiziki naslednje. Najprej v tem stanju, pod delovanjem že majhnih elektromagnetnih sil, pride do gibanja nosilcev - toka, ki teče tako in dokler te sile ne izginejo zaradi zaslona njihovih virov. Zato se plazma sčasoma spremeni v stanje, ko je kvazinutralno. Z drugimi besedami, njene količine, velike z mikroskopsko velikostjo, imajo ničelno polnjenje. Druga značilnost plazme je povezana z dolgoročno naravo sil Coulomb in Ampere. Sestoji iz dejstva, da so gibanja v tem stanju praviloma kolektivne narave, ki vključujejo veliko število nabitih delcev. To so osnovne lastnosti plazme v fiziki. Koristno bi jih bilo zapomniti.

Obe teh značilnosti vodita v dejstvo, da je plazemska fizika nenavadno bogata in raznolika. Njena najsvetlejša manifestacija je enostavnost, s katero se pojavijo različne vrste nestabilnosti. So resna ovira, ki ovira praktično uporabo plazme. Fizika je znanost, ki se nenehno razvija. Zato lahko upamo, da bodo sčasoma odpravljene te ovire.

Plazma v tekočinah

Če pogledamo konkretne primere struktur, začnimo z upoštevanjem plazemskih podsistemov v kondenzirani snovi. Med tekočinami je treba najprej poimenovati tekoče kovine - primer, ki ustreza plazemskemu podsistemu - enokomponentni nosilni elektronski plazmi. Strogo gledano, smo zainteresirani v kategoriji treba pripisati, in tekoči elektrolit, ki so nosilci - ioni obeh znakov. Vendar se elektroliti iz različnih razlogov ne štejejo za ta naročilo. Eden od njih je, da v elektrolitu ni svetlobnih, mobilnih nosilcev, kot so elektroni. Zato so zgoraj navedene lastnosti plazme mnogo manj izrazite.

Plazma v kristalih

Plazma v kristalih ima posebno ime - trdno stanje plazme. V ionskih kristalih, čeprav so stroški, vendar so nepremični. Zato tam ni plazme. Vendar pa v kovinah, so elektrone prevodnost, ki predstavlja enokomponentno plazmo. Njeno polnjenje se kompenzira s polnjenjem nepokretnih ionov (natančneje rečeno, ne more prestopati na dolge razdalje).

Plazma v polprevodnikih

Glede na osnove fizike plazme je treba opozoriti, da so v polprevodnikih razmere bolj raznolike. Na kratko, ga označujemo. Enokomponentna plazma v teh snoveh lahko nastane, če se vanje vključijo ustrezne nečistote. Če nečistoče zlahka oddajajo elektrone (donatorje), se pojavijo nosilci n-tipa - elektronov. Če nečistote, v nasprotju s tem lahko zbrani elektroni (sprejemnikoma), nato pa so p-tipa nosilci - luknje (prazne prostore v porazdelitvi elektronov), ki se obnašajo kot delci s pozitivnim nabojem. Dvokomponentna plazma, ki jo sestavljajo elektroni in luknje, se v polprevodnikih pojavi na še bolj enostaven način. Na primer, se pojavi pod vplivom svetlobne črpalke, ki pošilja elektrone iz valenčnega pasu v cono prevodnosti. Upoštevajte, da se v skladu določenimi pogoji elektronov in luknje privlačijo med seboj, lahko tvorita vezano stanje, podobno atoma vodika, - z Eksiton, in če je višina črpalke in gostota ekscitonov velika, da mešanica skupaj, da se tvori kapljico elektronov vrtine tekočino. Včasih se to stanje šteje za novo stanje snovi.

Ionizacija plina

Ti primeri se nanašajo na posebne primere plazemskega stanja, plazma v čisti obliki pa se imenuje ionizirani plin. S svojim ionizacije lahko povzroči več dejavnikov: električno polje (odvajanje plina, nevihte), svetlobni tok (fotoionizacija), hiter delcev (sevanja radioaktivnih virov, kozmičnih žarkov, ki so bile odprte in naraščajoče stopinj ionizacije višine). Glavni dejavnik pa je ogrevanje plina (toplotna ionizacija). V tem primeru, do odstopanja elektrona od atom vodi trčenje s slednjim drugega plina, ki ima zaradi visoke temperature zadostno kinetično energijo.

Visoka temperatura in nizka temperatura plazme

Fizika nizkotemperaturne plazme je tisto, s katero skoraj vsak dan pride v stik. Primeri takih pogojih lahko plamen, snov v plinsko razelektritev in razsvetljavo, različne vrste hladne plazme prostor (ionosfere in magnetosfero planetov in zvezd), delovni učinkovina v različnih tehničnih naprav (MHD generatorjev, plazemski motorji, gorilniki itd.). Primeri vroče plazme - (. Tokamak, laserske naprave in aparati pramen al) zvezdic materiala v vseh fazah njihovega razvoja, razen zgodnjem otroštvu in starosti, obdelovalne tekočine v sistemih nadzorovane jedrske fuzije.

Četrto stanje snovi

Pred stoletjem in polom so mnogi fiziki in kemiki verjeli, da je snov sestavljena samo iz molekul in atomov. Kombinirajo jih v kombinaciji bodisi popolnoma neurejenih ali bolj ali manj naročenih. Menili so, da obstajajo tri faze - plinaste, tekoče in trdne. Snovi jih vzamejo pod vplivom zunanjih pogojev.

Vendar pa lahko v tem trenutku rečemo, da obstajajo štiri stanja materije. Plazma se lahko šteje za novo, četrto. Njegova razliko od zgoščeno (trdnih in tekočih) navaja, je v tem, da je, kot je plin, ne samo strižne elastičnost, temveč tudi določen svoj volumen. Po drugi strani pa so skupni s plazmo kondenziramo prisotnosti stanju kratkem času dosega, tj. E. korelacija položajev in sestave delcev s plazemsko odgovoren sosednji. V tem primeru, je taka povezava ne ustvari medmole in Coulombovih sil: dajatev potisne proč isto ime s samim seboj in potegne za razliko od stroškov.

Na kratko je bila upoštevana fizika plazme. Ta tema je precejšnja, zato lahko rečemo le, da smo odkrili svoje temelje. Fizika plazme vsekakor zasluži nadaljnjo obravnavo.