La física del plasma. Fonaments de la Física de Plasma

Els temps en què el plasma associada amb nosaltres amb una mica irreal, incomprensible, fantàstic, han quedat enrere. Avui dia aquest concepte és àmpliament utilitzat. El plasma utilitzat en la indústria. El més ambiciós del seu ús en la tecnologia d'il·luminació. Exemple - làmpades de descàrrega de gas, il·luminant carrer. Però en els llums fluorescents és present. És també en la soldadura elèctrica. Després de soldar d'arc - és el plasma generat per la torxa de plasma. Es pot citar molts altres exemples.

Plasma Physics - és una branca important de la ciència. Per tant, cal entendre els conceptes bàsics relacionats amb ella. Aquest és el tema del nostre article.

Definició i tipus de plasma

Què és el plasma? Determinació de la física es dóna prou clar. Plasma es diu un estat de material en què l'últim té un significatiu (d'acord amb el nombre total de partícules), el nombre de partícules carregades (transportadores) capaços de més o menys lliure per moure dins de la substància. Es poden distingir els següents tipus principals de la física del plasma. Si els portadors pertanyen a les partícules d'un tipus (i de signe contrari de les partícules de càrrega, neutralitzant el sistema no tenen llibertat de moviment), es diu un sol component. En el cas contrari, és - de dos o més components.

Característiques de plasma

Per tant, descriurem breument el concepte d'un plasma. Física - una ciència exacta, de manera que sense definicions no poden fer. Ara dir sobre les principals característiques d'aquest estat de la matèria.

propietats del plasma en aquestes física. En primer lloc, en aquest estat sota l'acció de forces electromagnètiques ia petita hi ha moviment de vehicles - el corrent que flueix de tal manera i sempre que aquestes forces no desapareixeran a causa de la projecció de les seves fonts. Per tant, el plasma finalment entra en un estat on és quasi-neutral. En altres paraules, el seu volum, una gran quantitat de microscòpic, té càrrega zero. La segona característica del plasma està relacionat amb la naturalesa de llarg abast de la Coulomb i les forces d'Ampère. Consisteix en el fet que el moviment en aquest estat, per regla general, tenen un caràcter col·lectiu, la participació d'un gran nombre de partícules carregades. Aquestes són les propietats bàsiques de la física del plasma. Ells serien útils per recordar.

Ambdues característiques condueixen al fet que la física del plasma extraordinàriament rica i diversa. La manifestació més sorprenent d'això és la facilitat d'aparició de diversos tipus de inestabilitats. Són seriosos obstacles per a l'aplicació pràctica de plasma. La física - la ciència que està en constant evolució. Per tant, s'espera que amb el temps seran eliminats aquests obstacles.

El plasma en líquids

Tornant a l'exemple específic de l'estructura, vam començar per considerar subsistemes de plasma en la matèria condensada. fluids addicionals han de ser cridats principalment metalls líquids - un exemple, que correspon al subsistema de plasma - una sola electrons de plasma el suport de components. Estrictament parlant, estem interessats en la categoria s'ha d'atribuir, i un electròlit líquid, que són portadors - ions de tots dos signes. No obstant això, per diverses raons, electròlits no pertanyen a aquesta categoria. Un d'ells consisteix en el fet que en l'electròlit no hi ha llum, movent-se portadors com ara electrons. Per tant, les propietats de plasma esmentats anteriorment s'expressen significativament més feble.

cristalls de plasma

El plasma en els vidres té un nom especial - plasma d'estat sòlid. En els cristalls iònics, encara que hi ha càrrecs, però segueixen sent. Per tant, no hi ha plasma. En els metalls - són electrons conductivitat que constitueix el plasma d'un sol component. La seva càrrega es compensa pel càrrec fix (més precisament, incapaç de moure per llargues distàncies) ions.

El plasma en els semiconductors

Tenint en compte els fonaments de la física del plasma, cal assenyalar que en els semiconductors, la situació és més diversa. Breument caracteritzar-lo. OCP per a aquestes substàncies pot produir si s'introdueixen en les impureses rellevants. Si la impuresa donar fàcilment electrons (donants), llavors no són portadors de tipus n - electrons. Si la impuresa, en contrast, els electrons fàcilment recollits (acceptors), llavors no són portadors de tipus p - forats (espais buits en la distribució d'electrons), que es comporten com a partícules amb una càrrega positiva. El plasma de dos components està formada per electrons i buits es produeix en els semiconductors forma encara més fàcil. Per exemple, es tracta sota l'acció de la llum de bombament, bombardejat amb electrons de la banda de valència a la banda de conducció. Tingueu en compte que en certes condicions, els electrons i els forats són atrets l'un a l'altre, poden formar un estat unit, similar a l'àtom d'hidrogen, - un excitó, i si la intensitat de la bomba i la densitat d'excitones és gran, que es barregen junts per formar una gota de líquid electró-buit. De vegades aquesta condició es considera un nou estat de la matèria.

ionització del gas

Aquests exemples es refereixen a casos específics d'estat de plasma i el plasma en forma pura es diu gas ionitzat. Per la seva ionització pot causar molts factors: el camp elèctric (la descàrrega de gas, una tempesta elèctrica), el flux lluminós (fotoionització), partícula ràpida (radiació de les fonts radioactives, raigs còsmics, que han estat obertes i el grau ascendent de ionització de l'altura). No obstant això, el factor principal és l'escalfament del gas (ionització tèrmica). En aquest cas, la separació dels electrons de els cables d'àtoms xoquen amb altres partícules de gas tenint aquest últim suficient energia cinètica causa de l'alta temperatura.

D'alta temperatura i de plasma de baixa temperatura

la física del plasma de baixa temperatura - alguna cosa amb el que entren en contacte cada dia. Exemples de tals condicions poden ser una flama, la substància en la descàrrega de gas i els llamps, diversos tipus d'espai plasma fred (ionosfera i planetes magnetosfera i les estrelles), la substància de treball en els diversos dispositius tècnics (generadors MHD, motors de plasma, cremadors, i així successivament. N.) . Exemples de plasma calent - (. Tokamak, el dispositiu de làser, i un aparell de feix a) material d'estrella en totes les etapes de la seva evolució, excepte la primera infància i la vellesa, fluid de treball en els sistemes de fusió controlada nuclear.

En quart estat de la matèria

Fa mig segle, molts físics i químics creia que la matèria es compon d'àtoms i molècules. Estan units en combinació amb molt desordenada o més o menys ordenada. Es creia que hi ha tres fases - gasós, líquid i sòlid. Substàncies que sota la influència de les condicions externes.

Actualment, però, podem dir que hi ha 4 estats de la matèria. Que el plasma pot ser considerat com un nou quart. La seva diferència amb el condensat (sòlid i líquid) Units consisteix en el fet que, com el gas no només té l'elasticitat de cisalla, però propi volum també fix. D'altra banda, en comú amb plasma condensada presència estat d'ordre de curt abast, les posicions de correlació és a dir. E. i composició de les partícules amb la càrrega de plasma veí. En aquest cas, aquesta correlació no es genera per les forces intermoleculars i Coulomb: la càrrega fa a un costat del mateix nom amb ell i tira dels càrrecs diferència.

la física del plasma se'ns revisa breument. Aquest tema és bastant pesat, de manera que només es pot parlar del que hem descobert els seus fonaments. la física del plasma, sens dubte mereix una major consideració.