Плазма и ее параметры. Докритическая плазма
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ
"Плазма и ее параметры. Докритическая плазма"
Содержание
Введение
Основная часть
1. Свойства и электродинамические параметры плазмы
2. Модели плазмы
3. Докритическая плазма
Заключение
Список литературы
Введение
Как бы не показалось это удивительным, но очень многие свойства окружающего нас мира можно понять, изучив свойства самой элементарной частицы - фотона. Но понять его свойства возможно лишь при условии нового понимания свойств плазмы, основы всего сущего.
При этом понимание это должно быть увязано с идеей торсионных полей. В физической науке под плазмой понимают "четвертое состояние" вещества, представляющее, по мнению физиков, ионизированный газ, в котором положительные и отрицательные заряды равны. Этим объясняют электронейтральность плазмы. В состоянии плазмы, утверждают ученые, находится подавляющая часть вещества Вселенной: звезды, галактические туманности, межзвездная среда. Солнечный ветер также, по мнению физиков, представляет собой плазму. Считается, что плазма может быть высокотемпературной (от 100 тыс. до 10 млн. градусов) и низкотемпературной (ниже 100 тыс. градусов).
В последнее десятилетие особый интерес приобрели исследования распространения волн в плазме. В лабораторных условиях плазма играет весьма важную роль в газовых разрядах и, более того, ее свойства имеют доминирующее значение для исследований, ставящих своей задачей осуществление контролируемых термоядерных реакций.
Основная часть
1. Свойства и электродинамические параметры плазмы
Плазма относится числу материальных сред, в которых распространение электромагнитных волн сопровождается частотной дисперсией. В узком смысле так называют ионизированный газ, состоящий из положительно и отрицательно заряженных частиц, а также из нейтральных атомов и молекул.
Плазма часто встречается в природе и технике. В частности, Земля окружена плазменной оболочкой - ионосферой, располагающейся на высотах 100 - 500 км. Ионосфера решающим образом влияет на распространение радиоволн в земных условиях. Плазменные свойства присущи межпланетной и межзвездной среде. В разнообразных приборах и устройствах приходиться иметь дело с плазмой газового разряда, а также с плазмой, образуемой носителями заряда в металлах и полупроводниках.
В резком отличии свойств плазмы от свойств нейтральных газов определяющую роль играют два фактора. Во-первых, взаимодействие частиц плазмы между собой характеризуется кулоновскими силами притяжения и отталкивания, убывающими с расстоянием гораздо медленнее (т. е. значительно более "дальнодействующими"), чем силы взаимодействия нейтральных частиц. По этой причине взаимодействие частиц в плазме является, строго говоря, не "парным", а "коллективным" - одновременно взаимодействует друг с другом большое число частиц. Во-вторых, электрические и магнитные поля очень сильно действуют на плазму (в то время как они весьма слабо действуют на нейтральные газы), вызывая появление в плазме объёмных зарядов и токов и обусловливая целый ряд специфических свойств плазмы. Эти отличия позволяют рассматривать плазму, как особое, четвёртое состояние вещества.
Одно из основных свойств плазмы заключается в ее квазинейтральности - если в плазме мысленно выделить некоторую замкнутую область, то электрический заряд внутри нее в среднем всегда равен нулю, несмотря на то, что из - за теплового движения заряженных частиц наблюдаются быстрые флуктуации суммарного заряда вокруг среднего значения. Таким образом, локальную плотность плазмы можно описать одним параметром - электронной концентрацией Ne (м-3), которая равна среднему числу электронов в единице объема. Данный параметр существенно варьируется в средах различной физической природы. Например, для земной ионосферы типично значение Ne ~ 1012 м-3. Концентрация электронов в плазме проводящих твердых тел значительно выше Ne ~ 1026 м-3.
Заряженные частицы плазмы движутся под действием сил электромагнитного поля. Это приводит к поляризации среды, так что диэлектрическая проницаемость плазмы отличается от проницаемости вакуума. Рассматривая электронно - ионную плазму, следует учитывать, что масса иона на несколько порядков превышает массу электрона. Поэтому ионы практически неподвижны и в первом приближении не влияют на электродинамические свойства такой среды.
Простейший способ анализа свойств плазмы основан на том, что составляют и решают дифференциальные уравнения, описывающие движение в пространстве некоторого отдельно взятого типичного электрона.
Это уравнение, записанное на основании второго закона Ньютона, имеет вид
(1)
где r - радиус-вектор отклонения электрона от того положения в пространстве, которое он занимал при отсутствии поля; e,m - заряд и масса электрона; ? - так называемая частота соударений электрона с нейтральными частицами, с-1.
Первое слагаемое в левой части представляет собой силу инерции. Второе слагаемое в рамках выбранного нами модельного (феноменологического) подхода характеризует силу "внутреннего трения", которая действует на электрон. Действительно, при неупругих соударениях с нейтральными частицами электрон ? раз в секунду теряет порции импульса по каждая. Наконец, правая ча?/p>