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la physique des plasmas. Principes fondamentaux de la physique du plasma

Le temps où le plasma associé à nous avec quelque chose d'irréel, incompréhensible, fantastique, est révolue depuis longtemps. Aujourd'hui, ce concept est largement utilisé. Le plasma utilisé dans l'industrie. Le plus ambitieux de son utilisation dans la technologie d'éclairage. Exemple – lampes à décharge de gaz, éclairant la rue. Mais dans les lampes fluorescentes est présente. Il est également en soudage électrique. Après soudage à l'arc – est le plasma généré par la torche à plasma. On peut citer de nombreux autres exemples.

Physique des plasmas – est une branche importante de la science. Par conséquent, il est nécessaire de comprendre les concepts de base qui s'y rattachent. Tel est l'objet de notre article.

Définition et types de plasma

Qu'est – ce que le plasma? Détermination de la physique est donnée tout à fait clair. Le plasma est appelé un état de matériau lorsque celui-ci a une augmentation significative (en rapport avec le nombre total de particules), le nombre de particules chargées (porteuses) capables de plus ou moins libre de se déplacer à l'intérieur de la substance. On peut distinguer les principaux types de la physique des plasmas suivants. Si les transporteurs appartiennent aux particules d'un type (et de signe opposé des particules de charge, la neutralisation du système n'ont pas la liberté de mouvement), il est appelé seul composant. Dans le cas contraire, il est – à deux ou plusieurs composants.

Caractéristiques du plasma

Donc, nous allons décrire brièvement le concept d'un plasma. Physique – une science exacte, sans définitions ne peuvent pas faire. Maintenant dire sur les principales caractéristiques de cet état de la matière.

propriétés du plasma dans ces physique. Tout d'abord, dans cet état sous l'action des forces électromagnétiques déjà faible il y a circulation des véhicules – le courant qui circule de manière et aussi longtemps que ces forces ne vont pas disparaître à cause de la projection de leurs sources. Par conséquent, le plasma va finalement dans un état où il est quasi-neutre. En d'autres termes, son volume, une grande quantité de microscopique, ont aucune charge. La deuxième caractéristique du plasma est liée à la nature à long terme de l'Coulomb et les forces de l'ampère. Il consiste dans le fait que le mouvement dans cet état, en règle générale, ont un caractère collectif, impliquant un grand nombre de particules chargées. Ce sont les propriétés de base de la physique des plasmas. Ils seraient utiles à retenir.

Ces deux caractéristiques conduisent au fait que la physique des plasmas extraordinairement riche et diversifiée. La manifestation la plus frappante est la facilité d'apparition de divers types d'instabilités. Ils sont de sérieux obstacles à l'application pratique du plasma. Physique – la science qui est en constante évolution. Par conséquent, il est à espérer que dans le temps ces obstacles seront éliminés.

Le plasma dans les liquides

En ce qui concerne l'exemple spécifique de la structure, nous examinons d'abord les sous-systèmes de plasma dans la matière condensée. fluides supplémentaires doivent être appelés principalement des métaux liquides – par exemple, qui correspond au sous – système de plasma – une seule électrons du plasma de support de composant. Au sens strict, nous nous intéressons à la catégorie devrait être attribuée, et un électrolyte liquide, qui sont porteurs – ions des deux signes. Cependant, pour diverses raisons, les électrolytes ne font pas partie de cette catégorie. L'un d'eux consiste dans le fait que dans l'électrolyte pas de lumière, des supports mobiles tels que des électrons. Par conséquent, les propriétés du plasma mentionnées ci-dessus sont exprimés nettement plus faible.

cristaux de plasma

Le plasma dans les cristaux a un nom spécial – plasma à l'état solide. Dans les cristaux ioniques, bien qu'il existe des charges, mais ils sont encore. Par conséquent, il n'y a pas de plasma. Dans les métaux – sont des électrons conductivité constituant le plasma à un composant. Sa charge est compensée par la charge fixe (plus précisément, incapable de se déplacer sur de longues distances) des ions.

Le plasma dans les semiconducteurs

Compte tenu des données fondamentales de la physique des plasmas, il convient de noter que, dans les semi-conducteurs, la situation est plus diversifiée. caractériser brièvement. OCP pour ces substances peut se produire si vous les entrez dans les impuretés. Si l'impureté facilement des électrons (don donateurs), alors il y a des porteurs de type n – électrons. Si l'impureté, en revanche, facilement collectés électrons (accepteurs), alors il y a des porteurs de type p – trous (espaces vides dans la distribution des électrons), qui se comportent comme des particules avec une charge positive. Le plasma à deux composants est formée par des électrons et des trous se produit dans les semi-conducteurs de manière encore plus facile. Par exemple, il est sous l'action de la lumière de pompage, bombardés avec des électrons de la bande de valence à la bande de conduction. Notez que, dans certaines conditions, les électrons et les trous sont attirés les uns aux autres, peuvent former un état lié, semblable à l'atome d'hydrogène, – un exciton, et si l'intensité de la pompe et la densité des excitons est grande, elles se mélangent pour former une goutte de liquide électron-trou. Parfois, cette condition est considérée comme un nouvel état de la matière.

ionisation du gaz

Ces exemples se réfèrent à des cas spécifiques de l'état de plasma et le plasma à l'état pur est appelé gaz ionisé. Par son ionisation peut causer de nombreux facteurs: le champ électrique (la décharge de gaz, un orage), le flux lumineux (photoionisation), particules rapide (rayonnement des sources radioactives, les rayons cosmiques, qui ont été ouverts et le degré croissant d'ionisation de la hauteur). Cependant, le facteur principal est le chauffage du gaz (ionisation thermique). Dans ce cas, la séparation des électrons à partir des fils atomiques entrent en collision avec d' autres particules gazeuses ci ayant une énergie cinétique suffisante en raison de la température élevée.

À haute température et de plasma à basse température

la physique des plasmas à basse température – quelque chose avec laquelle nous entrons en contact tous les jours. Des exemples de ces conditions peuvent être une flamme, la substance dans l'évacuation des gaz et la foudre, divers types d'espace à plasma froid (ionosphère et les planètes et les étoiles magnétosphère), la substance active dans les divers dispositifs techniques (générateurs MHD, moteurs à plasma, brûleurs, et ainsi de suite. N.) . Des exemples de plasma chaud – (. Tokamak, le dispositif de laser, et un appareil à faisceau al) matériau étoile à toutes les étapes de leur évolution, à l'exception de la petite enfance et de la vieillesse, du fluide de travail dans des systèmes de fusion nucléaire contrôlée.

Quatrième état de la matière

Il y a un demi siècle, de nombreux physiciens et chimistes croyaient que la matière est constituée d'atomes et des molécules. Ils sont unis en combinaison avec soit très désordonnée ou plus ou moins ordonnée. On croyait qu'il y a trois phases – gazeuse, liquide et solide. Les substances qui les prennent sous l'influence des conditions extérieures.

À l'heure actuelle, cependant, on peut dire qu'il ya 4 états de la matière. Ce plasma peut être considéré comme une nouvelle, quatrième. Sa différence par rapport à la condensé (solide et liquide) états consiste dans le fait que, comme le gaz a non seulement l'élasticité de cisaillement, mais aussi fixe propre volume. D'autre part, en commun avec la présence de l'état condensé de plasma de ordre à courte distance, à savoir. E. positions de corrélation et de la composition des particules de la charge de plasma voisin. Dans ce cas, une telle corrélation est pas générée par les forces intermoléculaires et Coulomb: la charge repousse le même nom avec lui-même et tire les charges à la différence.

la physique des plasmas nous a été brièvement passé en revue. Ce sujet est assez lourd, donc nous ne pouvons parler de ce que nous avons découvert ses fondations. la physique des plasmas, mérite certainement un examen plus approfondi.