Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Các thông số Plasma cơ bản

Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Các thông số Plasma cơ bản nêu lên tốc độ nhiệt - C, tần số cyclotron, bán kính larmor, tần số Plasma, tham số Plasma, các thời gian va chạm điện trở suất. Mời các bạn tham khảo bài thuyết trình để nắm bắt nội dung chi tiết.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG CÁC THÔNG SỐ PLASMA CƠ BẢN GVHD: PGS TS Lê Văn Hiếu HVTH: Vũ Thu Hiền CÁC THƠNG SỐ PLASMA CƠ BẢN •Tốc độ nhiệt – C (thermal speed) •Tần số cyclotron( cyclotron frequency) •Bán kính larmor ( larmor radius) •Tần số plasma (plasma frequency) •Tham số plasma (plasma parameter) •Các thời gian va chạm ( colision intrevals) •Điện trở suất ( electric resistivity) Tốc độ nhiệt( thermal speed)-C Số lượng electron có vận tốc khoảng vx  vx  dvx dne (vx )  f e (vx )dvx Khi electron trạng thái cân nhiệt Ở nhiệt độ bố Maxwell: 1/2  me   mv  f e (vx )  ne   exp     k T k T B e  B e    Ý nghĩa là: x v e x Te f e (vx )tuân theo hàm phân  Thỏa mãn:   k BT  v   vx f (v x )dv x  n  m T  k BT  C    m   1/2 Tốc độ nhiệt f e (vx )dx  ne Cyclotron frequency  c Xét hạt P có khối lượng m, tích điện Q, chuyển động với vận tốc w trường E B    Lực điện từ tác dụng lên hạt P là: Q ( E  w  B )  Gia tốc hạt P dw  Vận tốc Q    (E  w  B) m  wcủa hạt P tách thành hai thành phần:  v w vận tốc lưu chất ( the fluid velocity) c: vận tốc riêng ( peculiar velocity) c        wvcdwdvdc Trong đó:   d v   d w  Q B   d c  c  b  w m QB wc  m  Q m   c c  b Tần số cyclotron (E     v  B ) Bán kính larmor r L Hình vẽ bên mô tả chuyển động hạt P chuyển động quanh điểm G với vận tốc c khoảng cách G P  c     a  a ( a  r  X ), a  wc Nếu ta thay c tốc độ nhiệt C   k BT / m  1/ arLCw /c rL gọi bán kính Larmor Tần số electron plasma  e Xét trường hợp có nhiễu loạn nhỏ xảy plasma đồng electron plasma di chuyển nhiễu loạn  Một điện trường cảm ứng tạo theo phương trình Gauss:  0 E  e(ne  no )   d v Electron gia tốc điện trường m e   e E d t Do electron dịch chuyển nên mât độ electron có thay đổi theo phương trình liên tục:  n e   ( n  t Đặt ne  n0  n1 giả sử: n1   v (1) , m e  eE t   0 E  en1  v )  e n0 ta tìm được:  n1  n0 v  (3) t (2) , 2n1 n0e2 n1  Lấy đạo hàm phương trình (3) thay (2) và(1) vào ta phương trình:  t  0me Đặt: 2  1/2 ne  no e  e     0m e   me  2  56.4(ne )1/2 rad / s Thời gian va chạm  c o ll Khi hạt có bán kính a di chuyển qua khoảng cách l  v  t thời gian  t xác suất va chạm với hạt hình cầu bán kính b là: nl  n v t Gọi  coll thời gian va chạm Khi xác suất va chạm  coll  ( n v ) 1  Xét tương tác coulomb xảy electron tới ion tích điện Ze Khi elec tron tới gần ion ( cách ion khoảng cách b) tĩnh điện ion lúc động m e v e2 Ze electron tới:  4  0b Tiết diện tương tác coulomb:    b2 Thời gian tương tác coll 2 n  ( Ze ) v Z e ni i e  ni ve  nv  i e b  2 (4 0me ve / 2) 4 0me2ve3 Plasma parameter  Số lượng electron chứa mặt cầu bán kính định:  k T    ne D3   2B e   e  D gọi tham số plasma, xác 3/2 ne3/2 Nếu   gọi classical plasma hay plasma liên kết yếu (weakly coupled plasma) lượng nhiệt2 electron k BTe lớn lượng coulomb hai e 1/3 electron E  r  n   coulomb e 4 r Nếu   gọi plasma liên kết mạnh (strongly couple plasma) Nếu hạt tích điện q, khối lượng m, chuyển động với vận tốc v va chạm với trường hạt có điện tích q*, khối lượng m* vận tốc nhiệt v T  (2 k B T  / m  ) 1/ Thời gian va chạm hai hạt tính công thức: q q 2 n ln    12 3 02 ( mr / m1/2 )( k BT ) 3/2 mm khối lượng rút gọn: mr  m  m Thời gian va chạm electron với ion là:  ei  Z 2e ni ln  12 3 me1/2 ( k BTe ) 3/2 Khi hai ion giống tích điện Z, khối lượng mi va chạm với thời gian Z e ni ln  va cham:  ii  3 02 mi1/2 ( k BTe ) 3/2 ne e ln  Khi hai electron va chạm với nhau:  3/2  ee 3 02 m1/2 ( k T ) e B e Điện trở suất  Electron plasma tăng tốc giảm tốc va chạm với ion để tiến đến trạng thái cân bằng, lúc me (ve  vi )   eE  ei Mật độ dòng e ne ei j  ene (ve  vi )  E me m k T  5 Đặt:   e  5.2.10 Z ln   B e  e ne ei  e   j E ,  : Điện trở suất  3/2 m ...CÁC THƠNG SỐ PLASMA CƠ BẢN •Tốc độ nhiệt – C (thermal speed) •Tần số cyclotron( cyclotron frequency) •Bán kính larmor ( larmor radius) •Tần số plasma (plasma frequency) •Tham số plasma (plasma. .. bán kính Larmor Tần số electron plasma  e Xét trường hợp có nhiễu loạn nhỏ xảy plasma đồng electron plasma di chuyển nhiễu loạn  Một điện trường cảm ứng tạo theo phương trình Gauss:  0 E... 4 0me2ve3 Plasma parameter  Số lượng electron chứa mặt cầu bán kính định:  k T    ne D3   2B e   e  D gọi tham số plasma, xác 3/2 ne3/2 Nếu   gọi classical plasma hay plasma liên