Список литературы:

1. Синкевич О.А., Стаханов И.Р.; Физика плазмы; издательство МЭИ, 1991 г

2. Синкевич О.А.; Волны и неустойчивости в сплошных сред ; издательство МЭИ, 2016 г

3. Синкевич О.А.; Акустические волны плазме твердого тела; издательство МЭИ, 2007 г

4. Аретемов В.И., Левитан Ю.С., Синкевич О.А.; Неустойчивость и турбулентность в низкотемпературной плазме; издательство МЭИ, 1994/2008

5. Райдер Ю.П.; Физика газового разряда 1992/2010

6. Иванов А.А. Физика сильнонеравновесной плазмы 1977

Плазма – среда состоящие из нейтральных частиц (молекулы, атомы, ионы и электроны) в котором внешнее взаимодействие электромагнитного поля является главным.

Примеры плазмы: Солнце, электричество (молнии), Северное сеяние, сварка, лазеры.

Плазма бывает

1. Газовой (9 семестр). Плотность может варьироваться от 10⁴ до 10²⁷ кг/м³, температуры от 10⁵ до 10⁷ К

2. Твердой (10 семестр).

Плазма по агрегатному состоянию бывает

1. Частичной. Это когда имеется смесь частиц которая часть из них ионизированная.

2. Полной Это когда все частицы ионизированные.

Способ получение плазмы на примере кислорода. Начинаем с температуры 0 К начиная нагревать, в начальном состоянии будет твердой, после достижение некоторого значение жидкой, а далее и газообразной. Начиная с некоторой температуры происходит диссипация и молекула кислорода разделяется на атомы кислорода. Если продолжать нагревать кинетической энергии у электронов будет достаточной чтобы покинуть атом и таким образом атом превратиться в ионн (частичная плазма).Если продолжать нагревать, то атомов просто не останется (полная плазма)

Физика плазмы основывается на следующих наук:

1. Термодинамика

2. Электродинамика

3. Механика движение заряженных тел

   1. Классическую (ур. Ньютона)

      1. Неревителийскую (U<<c)

      2. Ревителийскую

   2. Квантовую

   3. Кинетическая теория (ур. Больцмана)

---

Классическая механика во внешних электромагнитных полей

Рассмотрим случай, когда B=0.

Рассмотрим случай, когда E=0, U=(Ux,0,0); B=(0,0,Bz)

Рассмотрим случай, когда Е=(0,Еу,0) и В=(0,0,Вz). Пусть решение неоднородного уравнение имеет вид

Классическая механика во внешних электромагнитных полей с силой расталкиванием

Дальше рассматривается стационарный случай, магнитное поле направленно на ось (z)

Эффект Холла – ток течет не вектору электрического поля при наличии магнитного поля и столкновение частиц.

Электродинамика

Задача: имеется некоторая частица с зарядом (q), определить E(r). Примем следующие допущение: данная задача стационарная, нет токов так как частица 1 и не движется. Так как rot(B) и div(B) равны 0, то вектор B=0. Можно предположить, в данная задача будет имеет сферическую симметрию, а это означает что можно использовать теорему Остроградского-Гаусса.

Электромагнитное поле в плазме

Задача: имеется частица зарядом (q), окруженная нейтральной плазмой. Допущение с предыдущей задачей не изменились, что означает B=0. Так как плазма нейтральная концентрация отрицательных зарядов и положительных будет одинаковой.

Плазменные колебания

Рассмотрим следующую задачу. Имеется 2 заряда протон и электрон. Так как масса протона много больше массы электрона, протон будет не подвижный. Неведомым способом отодвинем электрон на малое расстояние от состояния равновесия и отпустим его, получим следующее уравнение.

Уравнение электромагнитной волны

Рассмотрим следующее, токов нету, плотность заряда нету, тогда

Если поставить данное решение в уравнение электромагнитной волны, получится следующее

Уравнение электромагнитной волны с током (в плазме)

По сути не чем не отличается от прошлой задачи

Пускай решение данного уравнение имеет следующий вид, тогда

Если то электромагнитное волна проникает сквозь плазму, если нет то отражается и поглощается.

Термодинамика плазмы

Термодинамическая система – это такая система у которой нету обмена с внешней средой таких как энергии, импульса и информации.

Обычно определение термодинамических потенциалов определяют следующим образом

Если использовать приближение идеального газа для плазмы

Предположим что, все заряды это электроны, и расстояние между ними очень мало, тогда

В области слабой неотделанности можно построить наподобие вириального уравнения

В зоне квантовой внутренние энергия это внутренние энергия Фарадея

В зоне сильно неиделаьной плазмы проводимость веществ может резко меняться, что вещество становиться диэлектриком и проводником.

Расчет состава плазмы

Основной принцип данного расчета взят для нахождения концентраций химических элементов. Если данная система находится в равновесии при определенном температуре и давлении, то производная энергии Гиббса по количеству вещества равна 0.

---

Бывают различные ионизации: поглощение кванта, столкновение с возбужденным атомом, термическая и др. (рассматривается именно термическая дальше). Для нее получается следующая система уравнений.

Основная проблема заключается в том, что непонятно как зависит химический потенциал от концентрации для этого необходимо обратиться к квантовой физики.

По неведомым причинам это уравнение эквивалентная этому, в котором концентрация в свободной энергии перевернута. Так как тепловая длинная Де Бройля для атома и для иона является практически одинаковой, то они сокращаются. 2 возникает так как у электрона имеется 1 уровень энергии, а это его вес.

Если решить систему уравнений, то концентрация ионов определяется следующей формулой

Методика выше расписана для идеального ионизации, посмотрим, что измениться в случаи не идеальности.

Так как для, атома данная не идеальность равна 0, для иона и электрона они равны, больше никаких изменений не происходит, тогда уравнение Саха выглядит следующим образом.

Условия возникновение двух температурной плазмы

Речь пройдет, что в самой плазме среднее тепловая энергия очень сильно расходится для электронов по сравнению с атомами и ионами. А именно получается что температура для электронов достигается 10000 К, когда для атомов и ионов всего лишь 300 К.

Рассмотрим простой случай электрон в постоянном электрическом поле вызывающей термоэмисию электронов, тогда его скорость можно определить следующим образом

Рассмотрим похожее задачку, электрон соударяется с атомами, тогда получаемая мощность можно выразить

Кинетическая теория плазмы в процессе переноса

Данная теория построена для того чтобы в случаи не сплошной среды решить задачу правильно, при это в данной теории возможен переход.

Основа этой теории заложена в определении функции распределение частиц в некотором объеме с некоторой скорости в некоторый момент времени. (данная функция рассматривалась в ТТСВ, так что тут будет какой то повтор + данные письмена на столько зашифрованы что даже я не могу их восстановить).

Далее будет рассмотрена задача взаимодействия 2 частиц как-то двигающихся в пространстве. Данная задача преобразуется в более простую заменяя, что одна частица имеет относительную массу с относительной скорости, двигающаяся в некоторое поле в взаимодействия, которой не подвижной. Цель данной задачи насколько отклониться частица от своего первоначального движение. Наименьшее расстояние частицы до центра взаимодействия называют прицельным параметром.

Рассмотрим функцию в термодинамическом равновесии, тогда

А получаемая функция распределения является Максвелла

Проблема заключается в том, что в такой функции нельзя определить теплопроводность и вязкость.

Перейдем не посредственно к плазме. Пускай изучаемый процесс является стационарным, а сила F=qE, и атомы и ионы соответствуют распределению Максвелла.

---

При проверке порядков было определенно, что , что позволяет нам выкинуть малый член. Пускай искомая функция определяется следящим образом

Амбиполярное диффузия

Амбиполярная диффузия – это диффузия распределение электронов с добавкой на возникающий напряжённости, из за диффузии электронов.

Имеется некоторый цилиндр с продольным полем напряжённости. В этом цилиндре происходит соударение атомов с электронами, вследствие чего атомы дополнительно отдают электроны. Расставим граничные условия вполне очевидно, что на стенки цилиндра концентрация электронов равна 0, в центре максимальное значение. Дело в том, что такое перераспределение концентрации вызовет радиальную напряжённость поля из-за диффузии электронов.

В последней записи получается следующее, что перераспределение заряда радиальной направлении неоднородное. Вследствие чего возникает плотность заряда, которая порождает радиальную напряженность. Из-за этого изменяется ток в радиальном направлении.

Так как в этой задаче эффект Холла не возникает, то суммарный ток в радиальном направление равен 0. Сделаем допущение, что концентрации электронов и ионов приблизительно равны.

Типы электрических разрядов. Термические заряды.

Рассмотрим уравнение теплопроводности в случаи стационарном поле с внутренним источником тепловыделений. Запишем это уравнение в цилиндрических координатах и откинем влияние угла.

Сделаем, некоторые заменены переменных.

Решение таково уравнение переставляется следующим образом

Как можно заметить получается 2 различных профиля температур при этой задачи. Дело в том, что один из них является правильным, другой нет. Правильный профиль можно найти уз условия устойчивости, так как неправильный является не устойчивым профилям.

Анализ устойчивости стационарных задач.

Устойчивость проверяется следующим образом, в начальный момент времени добавляется возмущение. Дальше может произойти, что они затухнут, будут сохраняться или усиливаться со временем.

Рассмотрим на примере электрической сети. Имеется источник питания, сопротивление, интересующий нас элемент и катушка индуктивности. Рассмотрим для начала стационарную задачу.

Теперь рассмотрим нестационарную задачу, добавив к известной силы тока переменную зависящая от времени.

Влияние магнитного поля на процессы переноса. Тлеющий разряд. Режим Шотки.

Рассмотрим уравнение теплопроводности и импульса

Сделаем допущение, что теплопроводность равна 0. Концентрация атомов намного больше концентрации ионов. Температура электронов превосходит много кратно температур атомов. Температуры ионов примерно равна температуре атомов. Действует амбиполярная диффузия . Получается следующая система.

Если второе уравнение привести к виду, то решение такова уравнение получиться следующее.

---

Так как концентрация вещества не может быть отрицательным, то произведение К*r ограничена до 2,405. В этом случаи получается.

Давление системы составляет давление электронов, ионов и атомов. В действительности главным компонентном в давлении будут вносить атомы, так как малое изменение температуры приведёт к сильному изменению концентрации.

Попробуем из этой херотени определить температуру электронов. (проверка показывает, что размерность не совпадает),

Зная температуру электронов, определим напряжённость электрического поля

Определим концентрацию электронов в центре трубы

Влияние магнитного поля

Рассмотрим случай, когда функция распределение частиц включена магнитное поле

Рассмотрим простую задачу, когда градиенты концентрации и температуры равны 0. Распишем вектора относительно перпендикулярности магнитного поля (B).

Как можно заметить появляется эффект Холла.

Сделаем похожие задачу. Так как смысл действий не изменился, то сразу ответ.

Это демонстрирует возникновение эффекта Рити-Людуко (по факту эффект Холла, только для температуры)

Перенос излучения

Распишем уравнение Больцмана для фотонов.

{Пропущенные данные}, (Что произошло и уравнение стало таким)

Обычно перенос излучением является стационарной задачей, так как скорость распространение равна скорости света, а масштаб пространства малый. Что является, что характерное время получается крайне маленькой.

Так распространение энергии излучение идет равномерно вовсе стороны пространства, то дальнейшем будет рассматриваться сферическая система.

Рассмотрим, когда (ε=0)

Когда (k) много больше 1, фотоны поглощаются и излучение остается внутри, если наоборот фотоны не поглощаются энергия излучается куда-то.

Рассмотрим другой случай.

---

Смотрите также файлы

• Экзаменационная программа 2.pdf

• terapia_metodichka.doc

• Литосфера — копия.docx

• ПСИХОПАТОЛОГИЯ 1 - 30 (perks included ver.).docx

• Kurs_lektsiy_po_mikrobiologii_GGMU_2012.pdf