פיזיקת פלזמה. יסודות הפיסיקה פלזמה

הזמנים בהם פלזמה קשור אלינו עם משהו לא מציאותי, לא מובן, פנטסטי, חלפו מזמן. היום המושג הזה נעשה שימוש נרחב. הפלזמה המשמשת בתעשייה. השאפתני ביותר של השימוש בו טכנולוגית תאורה. דוגמה - מנורות פריקת גז, מאירה את הרחוב. אבל מנורות פלורסנט קיים. זהו גם ריתוך חשמלי. לאחר ריתוך קשת - היא הפלזמה שנוצרה על ידי לפיד הפלזמה. אפשר להביא דוגמאות רבות אחרות.

פיזיקת פלזמה - הוא ענף חשוב של מדע. לכן יש צורך להבין את המושגים הבסיסיים הקשורים אליו. זהו נושא למאמר שלנו.

הגדרה וסוגי פלזמה

מה היא פלזמה? קביעה בפיסיקה ניתנת די ברורה. פלזמה נקראת מצב של חומר השם האחרון יש משמעותי (בקנה אחד עם המספר הכולל של חלקיקים), המספר של חלקיקים טעונים (מוביל) מסוגלים יותר או פחות חופשי לנוע בתוך החומר. אנו יכולים להבחין בין הסוגים העיקריים הבאים של פיזיקת פלזמה. אם הנישאים שייכים החלקיקים מסוג אחד (ושל סימן הפוך של חלקיקי מטען, מנטרל את המערכת אין חופש התנועה), זה נקרא רכיב בודד. במקרה ההפוך זה - שתיים או multicomponent.

תכונות פלזמה

אז, נוכל לתאר בקצרה את הרעיון של פלזמה. פיזיקה - מדע מדויק, ולכן בלי הגדרות לא יכול לעשות. עכשיו לספר על התכונות העיקריות של המדינה הזו של עניין.

מאפיינים של הפלזמה בפיסיקה אלה. קודם כל, במצב זה תחת הפעולה של כוחות אלקטרומגנטיים כבר קטן יש תנועה של כלי רכב - הזרם שזורם בצורה כזאת וכל עוד כוחות אלה לא ייעלמו בגלל המיסוך של המקורות שלהם. לכן, בסופו של דבר הפלזמה נכנסה למצב שבו הוא מעין-ניטראלי. במילים אחרות, נפחו, כמות גדולה של מיקרוסקופיים, יש אפס תשלום. המאפיין השני של הפלזמה הוא קשור לאופי לטווח הארוך של קולון וכוחות אמפר. הוא מתבטא בעובדה שהתנועה במצב זה, ככלל, יש אופי קולקטיבי, מעורבת מספר רב של חלקיקים טעונים. אלו הם המאפיינים הבסיסיים של פיזיקת פלזמה. הם יהיו שימושיים לזכור.

שתי התכונות האלו להוביל עובדת פיזיקת פלזמה להפליא עשירה ומגוונת. הביטוי הבולט ביותר לכך הוא הקלות של התרחשות של סוגים שונים של אי יציבות. הם מכשולים רציניים על היישום המעשי של פלזמה. פיזיקה - מדע כי הוא מתפתח כל הזמן. לכן, יש לקוות כי בזמן מכשולים אלה יבוטלו.

את הפלזמה נוזלת

בפנותו אל הדוגמא הספציפית של המבנה, אנו מתחילים על ידי בהתחשב תת פלזמת חומר מעובה. נוזלים נוספים צריכים להיקרא בעיקר מתכות נוזלות - דוגמא, אשר תואמת את משנה פלזמה - A אלקטרונים בפלזמה יחיד המוביל רכיב. למען הדיוק, אנו מעוניינים בקטגוריית יש לייחס, וכן אלקטרוליט נוזלי, אשר הינם נשאים - יונים של שני הסימנים. עם זאת, מסיבות שונות, אלקטרוליטים אינם שייכים לקטגוריה זו. אחד מהם מורכב בעובדת אלקטרוליט אין אור, נע נישאים כגון אלקטרונים. לכן, תכונות פלזמה שהוזכרו לעיל באות לידי ביטוי בצורה משמעותית חלשות יותר.

גבישי פלזמה

הפלזמה של גבישים יש שם מיוחד - פלזמה מצב מוצק. בגבישים יוניים, אם כי ישנם חיובים, אבל הם עדיין. לכן, אין פלזמה. במתכות - הם אלקטרוני מוליכות המהוות את הפלזמה אחד המרכיבים. ילדת-טיפוחיה מפוצה על ידי שעבוד קבוע (ליתר דיוק, יכולת לזוז במשך מרחקים ארוכים) יונים.

הפלזמה במוליכים למחצה

בהתחשב ביסודות פיזיקת פלזמה, יש לציין כי בתחום מוליכים למחצה המצב יותר מגוון. בקצרה לאפיין אותו. OCP עבור חומרים אלה עלולים להתרחש אם תזין אותם הזיהומים הרלוונטיים. אם הטומאה בקלות לתרום אלקטרונים (תורמים), אז יש ספקים מסוג n - אלקטרונים. אם הטומאה, לעומת זאת, אלקטרונים שנאספו בקלות (acceptors), אז יש ספקים מסוג p - חורים (חללים ריקים בחלוקת אלקטרונים), אשר מתנהגים כמו חלקיקים עם מטען חיובי. הפלזמה שני המרכיבים נוצרה על ידי אלקטרונים וחורים מתרחש בתחום מוליכים למחצה אפילו דרך קלה יותר. לדוגמה, מדובר תחת הפעולה של אור שאיבה, מופגזים אלקטרונים מהלהקה הערכיות לפס ההולכה. שים לב בתנאים מסוימים, אלקטרונים וחורים נמשכים זה לזה, עלול להיווצר מצב כבול, בדומה אטום מימן, - אקסיטון, ואם עוצמת משאבת וצפיפות של אקסיטונים הוא גדול, הם מתמזגים כדי ליצור טיפת נוזל אלקטרון-חור. לפעמים מצב זה נחשב מצב חומר חדש.

יינון גז

דוגמאות אלה מתייחסים למקרים ספציפיים של מדינת פלזמת הפלזמה בצורה טהורה נקראים גז מיונן. על ידי היינון שלה יכול לגרום גורמים רבים: השדה החשמלי (פריקת הגז, סופת רעמים), שטף האור הזוהר (photoionization), חלקיק מהיר (קרינה של מקורות רדיואקטיביים, קרנות קוסמיות, אשר כבר נפתחו תואר עולה של יינון של הגובה). עם זאת, הגורם העיקרי הוא החימום של הגז (יינון תרמי). במקרה זה, את ההפרדה של אלקטרונים מן המוביל האטום מתנגשת עם חלקיקי גז אחרים אחרונים שיש אנרגיה קינטית מספיק בשל טמפרטורה גבוהה.

בטמפרטורה גבוהה פלזמה בטמפרטורה נמוכה

פיזיקת פלזמה בטמפרטורה נמוכה - משהו שאיתן אנו באים במגע כל יום. דוגמאות של תנאים כאלה עשויות להיות להבה, החומר במילוי הגז והברקים, סוגים שונים של מרחב פלזמה קר (היונוספירה וכוכבי לכת וכוכבי המגנטוספירה), החומר עובד המכשירים הטכניים השונים (גנרטורים MHD, מנועי פלזמה, צורבים, וכן הלאה. נ) . דוגמאות פלזמה חמה - (. Tokamak, מכשיר לייזר, ואל המנגנון קרן) חומר הכוכב בכל שלבי ההתפתחות שלהם, למעט לגיל הרך ובגיל המבוגר, נוזל עובדים במערכות של היתוך גרעיני מבוקר.

המדינה הרביעית של עניין

חצי מאה לפני, הרבה פיזיקאי כימאי אמין העניין מורכב מאטומים ומולקולות. הם מאוחדים בשילוב עם או מאוד מופרע או יותר או פחות מסודר. זה היה האמין כי ישנם שלושה שלבים - גזיים, נוזלים ומוצקים. חומרים לוקחים אותם תחת שפעת תנאים חיצוניים.

כיום, לעומת זאת, ניתן לומר כי ישנם 4 מצבי צבירה. פלזמה שיכולה להיחשב חדש, רביעי. ההבדל שלה מן מרוכז (מוצק לנוזל) קובע מורכב העובדה שהוא, כמו הגז יש לא רק את אלסטיות הגזירה, אלא גם נפח קבוע משלו. מצד השני, במשותף עם נוכחות מדינה מרוכזת פלזמת הסדר טווח קצר, כלומר. עמדות מתאם E. ורכב של החלקיקים עם מטען הפלזמה השכנה. במקרה זה, מתאם כזה לא נוצר על ידי כוחות מולקולאריים ו קולון: התשלום מרחיק אותו שם עם עצמו ומושך את ההאשמות בניגוד.

פיזיקת פלזמה הייתה לנו נסקרה כאן. נושא זה הוא כבד למדי, ולכן אנחנו רק יכולים לדבר על מה שאנחנו חשפנו את יסודותיה. פיזיקת פלזמה, בהחלט ראויה לשיקול נוסף.