Методика формирования понятия плазма в школьном курсе физики - Курсовая работа
где I - сила тока, r0 - радиус шнура.
В обычных плазменных экспериментах: I ~ 105 А,
, тогда после подстановки (7.1) в (7.2) получим температуру образовавшегося плазменного шнура:
Неожиданным для исследователей явилось то обстоятельство, что плазменный шнур за чрезвычайно короткое время (~106 с) разрушался. Причина состояла в том, что плазменный шнур находился в состоянии неустойчивого равновесия. Малое внешнее возмущение (изгиб, перетяжка плазменного шнура) приводило к такому локальному изменению собственного магнитного поля тока (а значит, и магнитного давления), которое усиливало отклонение от равновесной конфигурации. Для стабилизации плазменного шнура эффективно и удобно применять сильное продольное магнитное поле. Время удержания плазмы при этом резко возрастает.
? На чем основан магнитогидродинамический метод описания плазмы?
? Расскажите о физических процессах, проходящих в самостягивающемся
шнуре.
? Напишите формулу для магнитного давления.
? Чем уравновешивается магнитное сжатие
плазменного шнура?
? Почему плазменный шнур недолговечен?
§ 8. ГАЗОВАЯ (ИДЕАЛЬНАЯ) ПЛАЗМА
Как было показано в § 5, коллективность плазменных процессов проявляется при выполнении условия ND >> 1, т.е. когда в дебаевской сфере достаточно много электронов, поскольку только электроны, взаимодействуя, образуют общее поле, управляющее их движением. Этому условию можно придать и другой смысл. Внутренняя энергия плазмы состоит из энергии кулоновского взаимодействия и кинетической энергии электронов и ионов.
Среднее расстояние между частицами 
, энергия кулоновского взаимодействия равна 
. При ND >> 1 эта энергия существенно меньше энергии теплового движения, приходящейся на отдельную частицу
.
Плазма называется идеальной, или газовой, если потенциальная энергия кулоновского взаимодействия двух частиц плазмы, находящихся на среднем расстоянии друг от друга, мала по сравнению с их средней кинетической энергией теплового движения, т.е. Wp << Еk. Это условие выполняется, если в плазме достаточно велико дебаевское число ND - число частиц одного знака заряда, находящихся внутри сферы радиусом
: ND >> 1. Отличие идеальной плазмы от идеального газа связано только с той важной ролью, которую могут играть в ней коллективные взаимодействия. Термодинамические свойства идеальной плазмы хорошо описываются уравнением состояния идеального газа.
Если условие ND >> 1 не выполнено, что соответствует переходу к большим концентрациям частиц и меньшей температуре, то плазма называется неидеальной.
Плазма большинства космических объектов идеальна (в ионосфере, магнитосфере, солнечном ветре и т.д.), неидеальным является только электронный газ в очень плотном веществе звезд-белых карликов.
? Какую плазму называют идеальной?
? При каком условии существует идеальная плазма?
? В чем заключается отличие идеальной плазмы от идеального газа?
? Приведите примеры идеальной и неидеальной плазмы.
Задачи для самостоятельного решения
8.1. Проверьте с помощью вычислений, является ли идеальной плазма
ионосферы Земли, солнечного ветра, искры и фотосферы Солнца.
8.2. Идеальна ли плазма солнечного ядра? Проведите расчет.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица /. Параметры плазмы
| Плазменное состояние | lg Te, K | Te, K | lg Ne, см-3 | Ne, см-3 |
| Внешний радиационный пояс Земли | 1 | 109 | -1 | 0,1 |
| Внутренний радиационный пояс Земли | 8,1 | 108 | 0 | 1 |
| Ионосфера, слой D | 2,2 | 102 | 1,5-3,5 | 102-104 |
| Ионосфера, слой E | 2,2 | 102 | 3,5-5,5 | 104-106 |
| Ионосфера, слой F1 | 2,5 | 103 | 5-6 | 105-106 |
| Ионосфера, слой F2 | 3 | 103 | 5-6 | 105-106 |
| Фотоионосфера Земли (1500-7000) | 3,1-3,8 |
103-104 | 3-4 | 103-104 |
| Солнечный ветер | 6,9 | 107 | 1 | 10 |
| Солнечное ядро | 7,2 | 107 | 25,5 | 1026 |
| Солнечная корона | 6,5 | 107 | 6-9,5 | 106-1010 |
| Фотосфера Солнца | 3,9 | 104 | 13,5 | 1014 |
| Хромосфера Солнца | 3,8-4,2 | 104 | 10,5-12 | 1011-1012 |
| Молния, искра | 4,2 | 104 | 17,5 | 1018 |
| Плазмотрон | 4,5 | 105 | 11,5-12,6 | 1012-1013 |
| Гелий – неоновый лазер | 4,7 | 105 | 11,5 | 1012 |
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10