I. Plasma trong điện trường
1.Điện tích trong điện trường
Điện trường được định nghĩa là một dạng vật chất tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lên lực điện khác đặt trong nó. Tính chất của lực điện được mô tả bằng cường độ điện trường. Người ta biểu diễn điện trường bằng các đường sức. nếu các đường sức điện trường là những đường thẳng song song cách đều nhau thì điện trường đồng nhất và cường độ điện trường tồn tại tại mọi điểm là như nhau về độ lớn và hướng.
Chẳng hạn như điện trường tồn tại giữa hai bản tụ phẳng là trường đồng nhất. Như vậy, cường độ điện trường sẽ lớn hơn ở những nơi có đường sức mau và nhỏ ở nơi có đường sức thưa. Cường độ điện trường đặc trưng cho khả năng tác dụng lực lên điện tích được đặt trong nó và do nó có khả năng sinh công. Khả năng này được mô tả bằng hiệu điện thế hay điện thế ở điểm đang xét trong điện trường. Chẳng hạn ta có một điện tích dương +q được đặt trong điện trường đồng nhất. Khi đó, điện trường sẽ tác dụng lên điện tích này một lực F = q.E hướng dọc theo đường sức. Nếu không có lực nào tác dụng lên nữa, điện tích sẽ chuyển động nhanh dần đều dọc theo đường sức. Còn điện tích âm sẽ chuyển động nhanh dần đều theo hướng ngược với đường sức và với lực tác dụng F không đổi.
Bây giờ ta xét trường hợp nếu điện tích dương +q bay vào điện trường giữa hai bản song song của tụ điện hay là hướng bay vuông góc với đường sức. Khi đó cả trọng lượng P của hạt mang điện tích và lực điện F = q.E cùng tác dụng lên điện tích này. Cả hai lực đều hướng xuống nên điện tích cũng sẽ chuyển động nhanh dần đều theo phương thẳng đứng giống như chuyển động của một vật thể được
SVTH: Nguyễn Thị Bích Phượng 30 Plasma và ứng dụng của plasma ném theo phương ngang trong trường hấp dẫn. Vì vậy, quỹ đạo của hạt mang điện tích dương trong điện trường không đổi và đồng nhất là đường parabol.
Nếu không tính đến trọng lượng của hạt thì điện tích âm đặt trong điện trường sẽ chuyển động theo quỹ đạo parabol, vì lực tác dụng lên hạt mang điện tích âm hướng ngược với đường sức.
Nếu tính đến trọng lượng của điện tích thì hạt mang điện tích âm có thể chuyển động theo đường parabol lồi lên phía trên hay phía dưới tùy thuộc vào trọng lượng và lực điện nào lớn hơn. Nếu hai lực này bằng nhau về độ lớn thì hạt sẽ chuyển động thẳng đều theo phương nằm ngang với vận tốc bằng vận tốc ban đầu của điện tích khi bay vào điện trường. Hiện tượng chuyển động của các hạt mang điện trong điện trường đã được sử dụng vào việc chế tạo ra các ống tia điện tử.
Trường hợp hạt mang điện hợp với đường sức một góc bất kỳ thì quỹ đạo của nó là một đường hay một nhánh parabol, giống như chuyển động của một vật bị ném xuyên trong trường hấp dẫn.
Nhưng quỹ đạo sẽ chỉ là đường Parabol khi vận tốc của hạt mang điện tích nhỏ hơn vận tốc ánh sáng. Như vậy, sự tương tự này chỉ xảy ra trong điện trường đồng nhất. Đối với chuyển động của điện tích trong điện trường bất kỳ là rất khó, ta chỉ hạn chế ở trường hợp điện trường đều.
Ta khảo sát chuyển động của điện tích trong điện trường của điện tích khác mà coi điện tích này là đứng yên. Vì khoảng cách giữa các hạt luôn thay đổi nên lực tương tác giữa các hạt luôn thay đổi nên lực tương tác giữa chúng cũng thay
SVTH: Nguyễn Thị Bích Phượng 31 Plasma và ứng dụng của plasma đổi. Khi hạt ở xa nhau, lực tương tác nhỏ và quỹ đạo cong ít. Khi hạt chuyển động bay lại gần hạt bất động thì lực tương tác tăng lên, và quỹ đạo bị cong nhiều. Khi hạt chuyển động đi xa thì quỹ đạo lại bị cong ít. Quỹ đạo của hạt là một đường hypebol.