1 / 16

MI A PLAZMA?

A plazma olyan sokrészecske rendszer, amely zömmel töltött részecskékből áll. A plazma nagy térfogatokban kvázineutrális. A plazma viselkedésében a kollektív tulajdonságok dominálnak. Ha a kvázineutralitást megzavarjuk: div D =  div  o E ~  o E/x ~ ne

aquarius
Download Presentation

MI A PLAZMA?

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. A plazma olyan sokrészecske rendszer, amely zömmel töltött részecskékből áll. A plazma nagy térfogatokban kvázineutrális. A plazma viselkedésében a kollektív tulajdonságok dominálnak. Ha a kvázineutralitást megzavarjuk: divD=  divoE ~oE/x ~ ne Az E elektromos tér hatására egy elektron a pozitív töltés körül az eE=mx” mozgás-egyenlet szerintpe=(ne2/m o) [cgs:] (4ne2/m )frekvenciával rezeg és sugároz. Ezt a frekvenciát elektron plazmafrekvenciának nevezzük. MI A PLAZMA?

  2. A PLAZMÁK ALAPVETŐ TULAJDONSÁGAI • Jellemző a plazmára az a rD távolság, amelynél a részecskék hőmozgásának az energiája, T, megegyezik a töltésszétválás során keletkező U=eEx potenciális energiával. E szerint, az U = eEx ~ Tösszefüggés alapjánrD= (To/ne2); neve: Debye-hossz. [cgs:] rD= (T/4ne2); • Ha a plazma sűrűsége n, akkor az átlagos távolság két részecske között r~(1/n)1/3, és a két részecske közötti potenciális energia e2n1/3. Ennek kisebbnek kell lennie, mint az átlagos T kinetikus energiának, azaz n rD3>>1. • Ionizált gázt akkor nevezünk plazmának, ha a fenti feltételen kívül a Debye-hossz kicsiny az elfoglalt tér méreteihez képest. • Praktikus képlet: rD [cm] = 743 (T[eV] / n[cm-1] )1/2 • Egy részecske közelében a potenciál:  = (e/r) exp(-r/rD)

  3. KÜLÖNFÉLE PLAZMÁK JELLEMZŐI 1. A plazma elektronsűrűsége cm-3

  4. KÜLÖNFÉLE PLAZMÁK JELLEMZŐI 2.

  5. KOLLEKTÍV TULAJDONSÁGOK • Az elektromágneses kölcsönhatás és a részecskék mozgékonysága hatására a plazmában elektromágneses hullámok, új szabadsági fokok gerjednek.Ezek nem köthetőek egyedi részecskékhez, a plazmát kollektív tulajdonságok jellemzik.A nem-egyensúlyi eloszlások szabad energia forrásai.

  6. HIG PLAZMÁK • A plazmát akkor nevezzük hígnak, ha a plazmában az ütközések elhanyagolhatóak, azaz a plazma ütközésmentes. Ez pontosabban azt jelenti, hogy: • az ütközések effektív gyakorisága (1/, ahol  a két ütközés között eltelt átl. idő) sokkal kisebb, mint a terek jellemző  frekvenciája, azaz  >>1; • a szabad úthossz nagy a terek változásának karakterisztikus méretéhez képest. • A naprendszerbeli híg plazma nem relativisztikus, és klasszikus (nem kvantált).

  7. A FÁZISTÉR • Ha meg akarjuk oldani az mx”=F Newton egyenletet, kell tudni a határfeltételeket, a pont helyét (x) és sebességét (v) t=0-ban. • A pont mozgását jellemezhetjük azzal, hogy t=0 -ban különböző (x,v) helyekről melyik (x,v) helyekre ér később - pálya a fázistérben. • Az (x,v) 6-dimenziós tér a fázistér. • Ha sok pontunk van: eloszlásfüggvény a fázistérben: f(x,v) dx dv annak a valószínűsége, hogy hány részecske van (x,v) körül.

  8. A PLAZMA LEÍRÁSA 1. • KINETIKUS LEÍRÁS: • az azonos részecskéket fi(x,v,t) eloszlás-függvénnyel írjuk le • mivel a plazma ütközésmentes, a BOLTZMANN egyenlet szerintitt •  VLASOV EGYENLET + MAXWELL EGYENLETEK

  9. A PLAZMA LEÍRÁSA 2. • HIDRODINAMIKAI LEÍRÁS • A Maxwell-Vlasov egyenletek momentumait képezzük, • dv, v dv, vi vj dv mennyiségekkel,ez a 3 egyenlet az anyag-, impulzus-, és energiamegmaradást írja le • az egyenleteket lezárjuk, pl. az állapotegyenlettel • AZ ÜTKÖZÉSMENTES HÍG PLAMZAFOLYADÉKKÉNT VISELKEDIK!!!

  10. A Naprendszer “folyadékmodellje” Nap

  11. A PLAZMA LEÍRÁSA 3. • HIDRODINAMIKAI LEÍRÁS FONTOS KÖVETKEZMÉNYE: • A MÁGNESES TÉR “BEFAGYÁSA” A VÉGTELEN VEZETŐKÉPESSÉGŰ PLAZMÁBA:HA KÉT RÉSZECSKE EGY ADOTT IDŐPONTBANUGYANAZON A MÁGNESES ERŐVONALON VOLT,AKKOR KÉSŐBB IS AZON MARAD

  12. A PLAZMA LEÍRÁSA 4. • PRÓBARÉSZECSKE LEÍRÁS • egy részecske mozgásegyenletét vizsgáljuk, elhanyagolva a visszahatást a külső terekre: • adiabatikus invariánsok:bizonyos zárt pályákon a fizikai mennyiségekmegmaradnak, • pl. a gyűrűáram mágneses momentuma mágneses csapdák

  13. A PLAZMA LEÍRÁSA 5. • HIBRID NUMERIKUS KÓDOK • A plazma mozgását sok részecske mozgásaként nyomonkövetve vizsgáljuk, figyelembe véve, hogy a külső tereketa részecskék keltik. • Kinetikus leírás az ionokra,hidrodinamikai leírás az elektronokra.

  14. TIPIKUS PLAZMAMÉRÉSEK:

  15. TÖLTÖTT RÉSZECSKE DETEKTOR • ESA: ELEKTROSZTATIKUS ANALIZÁTOR (E/Q) • REPÜLÉSI IDŐ ANALIZÁTOR (M/Q) CASSINI PLAZMA SPEKTROMÉTER (CAPS)

  16. IONOK TÖLTÉSCSERÉVEL SEMLEGES ATOMMÁ ALAKULNAK A SEMLEGES ATOMOK VISZONYLAG ZAVARTALANUL NAGY TÁVOLSÁGRA TUDNAK ELJUTNI EZEKET DETEKTOROKKAL ÉRZÉKELJÜK AZ ŰRSZONDÁKON ENERGIKUSSEMLEGES RÉSZECSKÉK

More Related