Оглавление
- 1 Плазма (физика)
- 1.1 Определение плазмы
- 1.2 Создание и свойства плазмы
- 1.3 История и терминология
- 1.4 Идеальная плазма
- 1.5 Ненейтральная плазма
- 1.6 Пылевая плазма
- 1.7 Свойства и параметры плазмы
- 1.8 Плазма и её свойства
- 1.9 Математические описания плазмы
- 1.10 Наука и технология о плазме
- 1.11 Искусственная плазма
- 1.12 Получение искусственной плазмы
- 1.13 Электрическая дуга
- 1.14 Применение плазмы
- 1.15 Типы плазмы
- 1.16 Атмосферное давление
- 1.17 МГД-преобразователи
- 1.18 Сложные плазменные явления
- 1.19 Филаментация
- 1.20 Непроницаемая плазма
- 1.21 Полный текст статьи:
- 2 Плазма (физика) – Arc.Ask3.Ru
Плазма (физика)
-
Определение плазмы
- Плазма — четвертое состояние вещества после твердого, жидкого и газообразного.
- Характеризуется наличием заряженных частиц в любой комбинации ионов или электронов.
- Самая распространенная форма материи во Вселенной, особенно в звездах и межгалактической среде.
-
Создание и свойства плазмы
- Плазму можно создать искусственно, нагревая нейтральный газ или подвергая его электромагнитному полю.
- Плазма электропроводна, динамика частиц определяется коллективными электромагнитными полями.
- Реакция плазмы на электромагнитные поля используется в современных устройствах.
-
История и терминология
- Плазма была впервые идентифицирована сэром Уильямом Круксом в 1879 году.
- Систематические исследования начались с Ирвинга Ленгмюра в 1920-х годах.
- Ленгмюр ввел термин “плазма” для описания ионизированного газа в 1928 году.
-
Идеальная плазма
- Идеальную плазму определяют три фактора: плазменное приближение, объемные взаимодействия и отсутствие столкновений.
- Плазма становится квазинейтральной при выполнении этих условий.
-
Ненейтральная плазма
- Плазма со значительным превышением плотности заряда называется ненейтральной.
- Электрические поля играют доминирующую роль в такой плазме.
-
Пылевая плазма
- Содержит крошечные заряженные частицы пыли, взаимодействующие друг с другом.
- В лабораторных условиях называется сложной плазмой.
-
Свойства и параметры плазмы
- Плотность и степень ионизации: для существования плазмы необходима ионизация, степень ионизации определяется долей ионизированных частиц.
- Температура: высокие температуры необходимы для поддержания ионизации, степень ионизации зависит от температуры электронов.
- Плазменный потенциал: средний потенциал в плазме называется “потенциалом плазмы”, плотность зарядов приблизительно равна в больших объемах, но может быть дисбаланс в масштабе длины Дебая.
-
Плазма и её свойства
- Плазма может быть квазинейтральной или неквазинейтральной.
- Ненейтральная плазма рассеивается под действием электростатической силы.
- Плазма генерирует магнитные поля и может быть намагниченной.
-
Математические описания плазмы
- Жидкостные модели описывают плазму как единую жидкость.
- Кинетические модели описывают функцию распределения частиц по скоростям.
-
Наука и технология о плазме
- Плазма изучается физикой плазмы и используется в различных областях.
- Примеры применения: плазменные дисплеи, ракетный выхлоп, термоядерная энергия.
-
Искусственная плазма
- Плазма генерируется электрическими и магнитными полями.
- Классификация по типу источника питания, давлению, степени ионизации и температурным соотношениям.
-
Получение искусственной плазмы
- Плазма образуется при подаче электрического тока через диэлектрический газ.
- Лавина Таунсенда приводит к образованию ионов и электронов.
-
Электрическая дуга
- Непрерывный электрический разряд между электродами.
- Напряжение достигает максимума на стадии насыщения, затем колеблется.
- Электрическое сопротивление создает тепло, ионизирующее атомы.
-
Применение плазмы
- Плазма используется в металлургии, обработке поверхностей, резке металла, сварке, выхлопных системах автомобилей, люминесцентных лампах, воспламенении топлива и сверхзвуковых двигателях.
-
Типы плазмы
- Плазма тлеющего разряда: нетепловая плазма, образующаяся при приложении постоянного тока или радиочастотного поля.
- Плазма с емкостной связью (CCP): генерируется высокочастотными электрическими полями, используется в микропроизводстве.
- Каскадный дуговой источник плазмы: устройство для получения низкотемпературной плазмы высокой плотности.
- Плазма с индуктивной связью (ICP): аналогична CCP, но электрод состоит из катушки.
- Плазма, нагретая волной: радиочастотная плазма, нагретая волной, используется в геликоновом разряде и ECR.
-
Атмосферное давление
- Дуговой разряд: мощный тепловой разряд с высокой температурой, используется в металлургии.
- Коронный разряд: нетепловой разряд, используется в генераторах озона и улавливателях твердых частиц.
- Диэлектрический барьерный разряд: нетепловой разряд, используется в плазменных приводах и обработке тканей.
- Емкостный разряд: нетепловая плазма, генерируемая радиочастотным излучением, стабилизируется благородным газом.
- Плазма прямого пьезоэлектрического разряда: нетепловая плазма, генерируемая на пьезоэлектрическом трансформаторе.
-
МГД-преобразователи
- В 1960-х годах изучались МГД-преобразователи для преобразования кинетической энергии плазмы в электричество.
- Исследования в области сверхзвуковой и гиперзвуковой аэродинамики для управления потоком вокруг транспортных средств.
-
Сложные плазменные явления
- Плазма обладает сложным поведением, включающим спонтанное формирование пространственных объектов.
- Примеры сложности: филаментация и непроницаемая плазма.
-
Филаментация
- Бороздки или струноподобные структуры наблюдаются в различных видах плазмы.
- Филаментация связана с высокой плотностью тока и магнитным полем.
-
Непроницаемая плазма
- Непроницаемая плазма действует как твердое вещество и может быть вытеснена.
- В 2013 году создана стабильная непроницаемая плазма без магнитного удержания.