Читать диплом по физике: "Плазма и ее параметры. Докритическая плазма" Страница 2


назад (Назад)скачать (Cкачать работу)

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

мысленно выделить некоторую замкнутую область, то электрический заряд внутри нее в среднем всегда равен нулю, несмотря на то, что из - за теплового движения заряженных частиц наблюдаются быстрые флуктуации суммарного заряда вокруг среднего значения. Таким образом, локальную плотность плазмы можно описать одним параметром - электронной концентрацией Ne (м-3), которая равна среднему числу электронов в единице объема. Данный параметр существенно варьируется в средах различной физической природы. Например, для земной ионосферы типично значение Ne ~ 1012 м-3. Концентрация электронов в плазме проводящих твердых тел значительно выше Ne ~ 1026 м-3.

Заряженные частицы плазмы движутся под действием сил электромагнитного поля. Это приводит к поляризации среды, так что диэлектрическая проницаемость плазмы отличается от проницаемости вакуума. Рассматривая электронно - ионную плазму, следует учитывать, что масса иона на несколько порядков превышает массу электрона. Поэтому ионы практически неподвижны и в первом приближении не влияют на электродинамические свойства такой среды.

Простейший способ анализа свойств плазмы основан на том, что составляют и решают дифференциальные уравнения, описывающие движение в пространстве некоторого отдельно взятого типичного электрона.

Это уравнение, записанное на основании второго закона Ньютона, имеет вид(1)

где r - радиус-вектор отклонения электрона от того положения в пространстве, которое он занимал при отсутствии поля; e,m - заряд и масса электрона; ν - так называемая частота соударений электрона с нейтральными частицами, с-1.

Первое слагаемое в левой части представляет собой силу инерции. Второе слагаемое в рамках выбранного нами модельного (феноменологического) подхода характеризует силу "внутреннего трения", которая действует на электрон. Действительно, при неупругих соударениях с нейтральными частицами электрон ν раз в секунду теряет порции импульса покаждая. Наконец, правая часть уравнения (1) описывает силу, действующую на электрон со стороны внешнего электрического поля.

Скорости, приобретаемые электроном, полагают достаточно малыми, чтобы мажно было пренебреч силой, возникающей под действием магнитного поля.

Предположим, что внешнее поле Е изменяется во времени по гармоническому закону с частотой ω. Тогда, подставив в уравнение (1) функциии, выраженные через соответствующие комплексной амплитуды, т.е.

(2)

(3)

Получаем

(4)

Или

(5)

Отсюда находим комплексную амплитуду вектора поляризованности

(6)

и вектора электрического смещения

(7)

которая описывается выражением

(8)

На основании последней формулы находим относительную диэлектрическую проницаемость плазменной среды:

(9)

В соответствии с формулами (3) и (4) диэлектрическая проницаемость плазмы существенным образом зависит от частоты приложенного электромагнитного поля. Как следствие, процесс распространения электромагнитных волн в плазме сопроваждается частотной дисперсией. Физическая причина дисперсии - инерционность процесса перемещения электронов плазмы под действием переменного поля.

Расчет частоты соударений в плазменной среде - сложная задача, решаемая методами кинетической



Интересная статья: Основы написания курсовой работы