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Plasmaphysik. Grundlagen der Plasmaphysik

Die Zeiten, in denen das Plasma in Verbindung mit uns mit etwas Unwirkliches, unverständlich, fantastisch, ist lange vorbei. Heute ist dieses Konzept ist weit verbreitet. Das Plasma in der Industrie verwendet. Das ehrgeizigste seiner Verwendung in der Beleuchtungstechnik. Beispiel – Gasentladungslampen, die Straße zu beleuchten. Aber in Leuchtstofflampen vorhanden ist. Es ist auch in Elektroschweißen. Nach dem Schweißlichtbogen – ist das Plasma durch den Plasmabrenner erzeugt wird. Man kann viele andere Beispiele anführen.

Plasmaphysik – ist ein wichtiger Zweig der Wissenschaft. Daher ist es notwendig, die grundlegenden Konzepte, um es im Zusammenhang zu verstehen. Dies ist das Thema unseres Artikels.

Definition und Arten von Plasma

Was ist Plasma? Die Bestimmung in der Physik ist ganz klar gegeben. Plasma ist ein Zustand des Materials bezeichnet, wenn dieser eine signifikante (entsprechend der Gesamtzahl der Teilchen), die Anzahl von geladenen Teilchen (Träger), die mehr oder weniger frei bewegen kann innerhalb des Stoffes aufweist. Wir können die folgenden Arten von Plasmaphysik unterscheiden. Wenn die Träger auf die Partikel von einem Typ gehören (und von entgegengesetztem Vorzeichen von Ladungspartikeln, Neutralisieren des Systems haben keine Bewegungsfreiheit), wird sie einzelne Komponente genannt. Im umgekehrten Fall ist es – Zwei- oder Mehr.

Plasma-Eigenschaften

Also, wir werden kurz das Konzept eines Plasma beschreiben. Physik – eine exakte Wissenschaft, also ohne Definitionen nicht tun können. Nun sagen Sie über die wichtigsten Merkmale dieser Zustand der Materie.

Eigenschaften des Plasmas in dieser Physik. in diesem Zustand unter der Einwirkung von elektromagnetischen Kräften Zu allererst schon klein ist es Bewegung von Fahrzeugen – der Strom, der in einer solchen Art und Weise fließt, und solange diese Kräfte wegen der Überprüfung ihrer Quellen nicht verschwinden. Daher geht das Plasma schließlich in einen Zustand, wo es quasi-neutral. Mit anderen Worten, ihr Volumen, eine große Menge von mikroskopisch kleinen, hat Null-Ladung. Das zweite Merkmal des Plasmas ist im Zusammenhang mit der langfristigen Natur der Coulomb und Ampere Kräfte. Es besteht darin, dass die Bewegung in diesem Zustand in der Regel hat einen kollektiven Charakter, eine große Anzahl von geladenen Teilchen beteiligt ist. Dies sind die grundlegenden Eigenschaften der Plasmaphysik. Sie wäre nützlich, sich daran zu erinnern.

Beide Merkmale führen dazu, dass der Plasmaphysik außerordentlich reich und vielfältig. Die auffälligste Erscheinung davon ist die Leichtigkeit des Auftretens von verschiedenen Arten von Instabilitäten. Sie sind ernsthafte Hindernisse für die praktische Anwendung von Plasma. Physik – die Wissenschaft, die sich ständig weiterentwickelt. Daher ist zu hoffen, dass eliminiert in der Zeit werden diese Hindernisse.

Das Plasma in Flüssigkeiten

In Bezug auf das spezifische Beispiel der Struktur, beginnen wir mit Plasma-Subsystemen in kondensierter Materie unter Berücksichtigung. Zusätzliche Flüssigkeiten sollten in erster Linie genannt werden flüssige Metalle – ein Beispiel, das zum Plasma – Subsystem entspricht , – ein einziges Bauteilträger Plasmaelektronen. Streng genommen sind wir daran interessiert, in der Kategorie zurückgeführt werden sollte, und einen flüssigen Elektrolyten, die Träger sind – Ionen beider Vorzeichen. Doch aus verschiedenen Gründen, Elektrolyte gehört nicht zu dieser Kategorie. Einer von ihnen besteht darin, dass in dem Elektrolyten kein Licht, Träger wie Elektronen bewegen. Daher oben genannten Plasmaeigenschaften sind deutlich schwächer exprimiert.

Plasmakristalle

Das Plasma in den Kristallen hat einen besonderen Namen – Solid-State-Plasma. In Ionenkristallen, obwohl es Gebühren, aber sie sind immer noch. Daher gibt es kein Plasma. In Metallen – sind Elektronen Leitfähigkeit , welche das Einkomponenten-Plasma. Ihre Ladung, die durch die feste Ladung ausgeglichen wird (genauer gesagt, nicht in der Lage für lange Strecken zu bewegen) Ionen.

Das Plasma in Halbleitern

Betrachtet man die Grundlagen der Plasmaphysik, sei darauf hingewiesen, dass bei Halbleitern die Situation vielfältiger ist. charakterisiert es kurz. OCP für diese Stoffe auftreten können, wenn Sie sie in den entsprechenden Verunreinigungen eindringen. Wenn die Verunreinigung leicht Elektronen (Spender) spendet, dann gibt es n-Typ-Träger – Elektronen. Wenn die Verunreinigung, im Gegensatz, leicht gesammelt Elektronen (Akzeptoren), dann gibt es P-Typ-Träger – Löcher (Leerräume in der Verteilung von Elektronen), die in Form von Teilchen mit einer positiven Ladung verhalten. Die Zweikomponenten-Plasma tritt in Halbleitern noch einfache Art und Weise durch Elektronen und Löcher gebildet. Zum Beispiel kommt es unter der Wirkung des Pumplicht, mit Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband bombardiert. Man beachte, dass unter bestimmten Bedingungen, Elektronen und Löcher voneinander angezogen werden, kann einen gebundenen Zustand bilden, ähnlich das Wasserstoffatom, – ein Exziton, und wenn die Pumpintensität und die Dichte von Exzitonen groß ist, sie verschmelzen einen Tropfen Elektron-Loch-Flüssigkeit zu bilden. Manchmal wird dieser Zustand einen neuen Zustand der Materie betrachtet.

Gasionisierung

Diese Beispiele beziehen sich auf bestimmte Fälle des Plasmazustandes und Plasma in reiner Form wird ionisiertes Gas genannt. Durch seine Ionisierung können viele Faktoren verursachen: das elektrische Feld (die Gasentladung, ein Gewitter), der Lichtstrom (Photoionisation), schnelle Teilchen (Strahlung von radioaktiven Quellen, kosmische Strahlen, die und ansteigenden Grad der Ionisierung der Höhe geöffnet worden sind). Allerdings ist der Hauptfaktor für die Erwärmung des Gases (thermische Ionisierung). In diesem Fall ist die Trennung von Elektronen , die von den Leitungen Atom kollidieren mit anderen Gasteilchen letzteren ausreichender kinetischer Energie aufgrund der hohen Temperatur.

Hochtemperatur und Niedertemperatur-Plasma

Niedertemperatur-Plasmaphysik – etwas, mit dem wir täglich in Kontakt kommen. Beispiele für solche Bedingungen können eine Flamme, die Substanz in der Gasentladung und Blitz, verschiedene Arten von kaltem Plasma Raum (Ionosphäre und Magnetosphäre Planeten und Sterne), der Arbeitsstoff in den verschiedenen technischen Geräten (MHD – Generatoren, Plasma Motoren, Brenner, und so weiter. N.) . Beispiele für heiße Plasma – (. Tokamak, Lasergerät und Strahlgerät al) star Material in allen Phasen ihrer Entwicklung, mit Ausnahme der frühen Kindheit und Alter, Arbeitsfluid in den Systemen der kontrollierten Kernfusion.

Vierte Zustand der Materie

Vor einem halben Jahrhundert, viele Physiker und Chemiker glaubten, dass Materie besteht aus Atomen und Molekülen. Sie werden in Kombination vereint mit entweder sehr ungeordnet oder mehr oder weniger geordnet. Es wurde angenommen, dass es drei Phasen – gasförmige, flüssige und feste. Substanzen sie unter dem Einfluss von äußeren Bedingungen nehmen.

Derzeit können wir jedoch sagen, dass es 4 Zustände der Materie. Das Plasma kann als eine neue, vierte angesehen werden. Seine Differenz von der kondensierten (fest und flüssig) besagt, besteht in der Tatsache, dass es, da das Gas nicht nur die Scherelastizität hat, sondern auch eigenes Volumen fixiert. Auf der anderen Seite, gemeinsam mit Plasma kondensierten Zustand Gegenwart von Nahordnung, dh. E. Korrelationspositionen und die Zusammensetzung der Teilchen mit der Plasmaladung benachbart ist. In diesem Fall ist eine solche Korrelation wird durch inter- und Coulomb-Kräfte nicht erzeugt: die Ladung drückt den gleichen Namen mit sich selbst weg und zieht die ungleichen Ladungen.

Plasmaphysik wurde uns kurz überprüft. Dieses Thema ist ziemlich schwer, so können wir nur darüber reden, was wir seine Fundamente aufgedeckt haben. Plasmaphysik, verdient sicherlich weitere Überlegung.