Физика плазмы

Сопротивление  полностью ионизированной плазмы

Сопротивление  полностью ионизированной плазмы 

Если плазма состоит из ионов и электронов, то все происходящие в ней соударения представляют собой кулоновские столкновения между заряженными частицами.

В связи с этим существует два сорта соударений:

• Столкновения между частиц одного сорта
• Столкновения между частиц разного сорта

Столкновения  двух идентичных частиц 

• Лобовое столкновение → скорости частиц меняются на противоположные, т.е. частицы обмениваются своими орбитами, а два ведущих центра остаются на прежних местах.

Касательное  соударение частиц 

• Справедлив будет результат полученный при лобовом столкновении, когда их траектории значительно возмущаются
• Сильнее всего возмущаются ведущие центры, когда частицы сталкиваются под прямым углом друг к другу
• Однако и в этом случае центр масс двух ведущих центров остается неподвижным.

 

Диффузия, вызванная столкновениями между частицами одного сорта, является очень слабой.

Столкновение  ионов с нейтральным атомом 

• Ион после ряда соударений с нейтральным атомом будет совершат случайные блуждания, все дальше отдаляясь от первоначального положения

 

Сопротивление  полностью ионизированной плазмы 

Столкновения  противоположно заряженных частиц 

• После столкновения частицы продолжают вращение вокруг силовых линий в тех же направлениях, что и раньше, в следствии чего оба ведущих центра сдвинуться в одну и туже сторону.
• Столкновения разных сортов приводят к диффузии.    

Сопротивление  полностью ионизированной плазмы 

Столкновения  противоположно заряженных частиц

Виды диффузий 

Диффузия электронов и ионов отличается в следствии разных их масс.

• Электроны отскакивают от почти неподвижных ионов и совершают случайные блуждания
• Ионы при каждом соударении получают лишь легкий толчок, они перемещаются с места на место в результате частой их бомбардировки электронами

Сопротивление  полностью ионизированной плазмы 

Скорости диффузий ионов и электронов одинаковы, так как при столкновениях сохраняется общий импульс частиц.

Из уравнения сохранения импульса следует, что P_^ie=-P_^ei – это силы трения между двумя жидкостями

P_^ie = m n (υ_ⁱ – υ_^e) v_^ei

Из физических  соображений P_^ie в виде 

P_^ie = ŋ e² n² (υ_ⁱ – υ_^e)

Сравнивая поучим

При соударении  электрона с нейтральным атомом  выражение удельного сопротивления  плазмы имеет вид  

Сопротивление  полностью ионизированной плазмы 

Постоянная  ŋ называется удельным сопротивлением плазмы. 

Если распределение  электронов по скоростям является  максвеловским то 

Сопротивление  полностью ионизированной плазмы 

Уравнение определяет  удельное сопротивление с учетом  лишь тех столкновений, когда  электроны рассеиваются на большие  углы. 

- Максимальное  прицельное растояние 

Уравнение определение  сопротивление лишь на малые  углы.

Физический  смысл величины ŋ 

Уравнение определяет  удельное сопротивление с учетом  лишь тех столкновений, когда  электроны рассеиваются на большие  углы. 

- Максимальное  прицельное растояние 

Уравнение определение  сопротивление лишь на малые  углы.

Сопротивление  полностью ионизированной плазмы 

Если к плазме  приложить электрическое поле  то Е определяется выражением

Е = ŋj – закон  Ома, где ŋ - удельное сопротивление плазмы, оно не зависит от плотности. 

Т.е. если к плазме приложить эл поле, то в ней возникает ток, величина которого не будет зависеть от числа носителей заряда.