Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

MI A PLAZMA? A plazma olyan sokrészecske rendszer, amely zömmel töltött részecskékből áll. A plazma nagy térfogatokban kvázineutrális. A plazma viselkedésében.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "MI A PLAZMA? A plazma olyan sokrészecske rendszer, amely zömmel töltött részecskékből áll. A plazma nagy térfogatokban kvázineutrális. A plazma viselkedésében."— Előadás másolata:

1 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: divD =  div  o E ~  o E/x ~ ne Az E elektromos tér hatására egy elektron a pozitív töltés körül az eE=mx” mozgás- egyenlet szerint  pe =  (ne 2 /m  o ) [cgs:]  (4  ne 2 /m ) frekvenciával rezeg és sugároz. Ezt a frekvenciát elektron plazmafrekvenciának nevezzük.

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

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 f i (x,v,t) eloszlás- függvénnyel írjuk le mivel a plazma ütközésmentes, a BOLTZMANN egyenlet szerint itt  VLASOV EGYENLET + MAXWELL EGYENLETEK

9 A PLAZMA LEÍRÁSA 2. HIDRODINAMIKAI LEÍRÁS –A Maxwell-Vlasov egyenletek momentumait képezzük,  dv,  v dv,  v i v j dv mennyiségekkel, ez a 3 egyenlet az anyag-, impulzus-, és energiamegmaradást írja le az egyenleteket lezárjuk, pl. az állapotegyenlettel AZ ÜTKÖZÉSMENTES HÍG PLAMZA FOLYADÉKKÉNT 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 IDŐPONTBAN UGYANAZON 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 mennyiségek megmaradnak, –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 tereket a 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 ENERGIKUS SEMLEGES RÉSZECSKÉK IONOK TÖLTÉSCSERÉVEL SEMLEGES ATOMMÁ ALAKULNAK A SEMLEGES ATOMOK VISZONYLAG ZAVARTALANUL NAGY TÁVOLSÁGRA TUDNAK ELJUTNI EZEKET DETEKTOROKKAL ÉRZÉKELJÜK AZ ŰRSZONDÁKON


Letölteni ppt "MI A PLAZMA? A plazma olyan sokrészecske rendszer, amely zömmel töltött részecskékből áll. A plazma nagy térfogatokban kvázineutrális. A plazma viselkedésében."

Hasonló előadás


Google Hirdetések