la física del plasma. Fundamentos de la Física de Plasma

Los tiempos en que el plasma asociada con nosotros con algo irreal, incomprensible, fantástico, han quedado atrás. Hoy en día este concepto es ampliamente utilizado. El plasma utilizado en la industria. El más ambicioso de su uso en la tecnología de iluminación. Ejemplo – lámparas de descarga de gas, iluminando la calle. Pero en las lámparas fluorescentes está presente. Es también en la soldadura eléctrica. Después de soldar de arco – es el plasma generado por la antorcha de plasma. Se puede citar muchos otros ejemplos.

Plasma Physics – es una rama importante de la ciencia. Por lo tanto, es necesario entender los conceptos básicos relacionados con ella. Este es el tema de nuestro artículo.

Definición y tipos de plasma

¿Qué es el plasma? Determinación de la física se da bastante claro. Plasma se llama un estado de material en el que el último tiene un significativo (acorde con el número total de partículas), el número de partículas cargadas (transportadoras) capaces de más o menos libre para moverse dentro de la sustancia. Se pueden distinguir los siguientes tipos principales de la física del plasma. Si los portadores pertenecen a las partículas de un tipo (y de signo contrario de las partículas de carga, neutralizando el sistema no tienen libertad de movimiento), se llama un solo componente. En el caso contrario, es – de dos o más componentes.

Características de plasma

Por lo tanto, vamos a describir brevemente el concepto de un plasma. Física – una ciencia exacta, por lo que sin definiciones no pueden hacer. Ahora decir acerca de las principales características de este estado de la materia.

propiedades del plasma en estas física. En primer lugar, en este estado bajo la acción de fuerzas electromagnéticas ya pequeña hay movimiento de vehículos – la corriente que fluye de tal manera y siempre que estas fuerzas no van a desaparecer debido a la proyección de sus fuentes. Por lo tanto, el plasma finalmente entra en un estado donde es cuasi-neutral. En otras palabras, su volumen, una gran cantidad de microscópico, tiene carga cero. La segunda característica del plasma está relacionado con la naturaleza de largo alcance de la Coulomb y las fuerzas de Ampere. Consiste en el hecho de que el movimiento en este estado, por regla general, tienen un carácter colectivo, la participación de un gran número de partículas cargadas. Estas son las propiedades básicas de la física del plasma. Ellos serían útiles para recordar.

Ambas características conducen al hecho de que la física del plasma extraordinariamente rica y diversa. La manifestación más sorprendente de esto es la facilidad de aparición de diversos tipos de inestabilidades. Son serios obstáculos para la aplicación práctica de plasma. La física – la ciencia que está en constante evolución. Por lo tanto, se espera que con el tiempo serán eliminados estos obstáculos.

El plasma en líquidos

Volviendo al ejemplo específico de la estructura, comenzamos por considerar subsistemas de plasma en la materia condensada. fluidos adicionales deben ser llamados principalmente metales líquidos – un ejemplo, que corresponde al subsistema de plasma – una sola electrones de plasma el soporte de componentes. Estrictamente hablando, estamos interesados en la categoría debe atribuirse, y un electrolito líquido, que son portadores – iones de ambos signos. Sin embargo, por diversas razones, electrolitos no pertenecen a esta categoría. Uno de ellos consiste en el hecho de que en el electrolito no hay luz, moviéndose portadores tales como electrones. Por lo tanto, las propiedades de plasma mencionados anteriormente se expresan significativamente más débil.

cristales de plasma

El plasma en los cristales tiene un nombre especial – plasma de estado sólido. En los cristales iónicos, aunque hay cargos, pero siguen siendo. Por lo tanto, no hay plasma. En los metales – son electrones conductividad que constituye el plasma de un solo componente. Su carga se compensa por el cargo fijo (más precisamente, incapaz de moverse para largas distancias) iones.

El plasma en los semiconductores

Teniendo en cuenta los fundamentos de la física del plasma, hay que señalar que en los semiconductores, la situación es más diversa. Brevemente caracterizarlo. OCP para estas sustancias puede producir si se introducen en las impurezas relevantes. Si la impureza donar fácilmente electrones (donantes), entonces no son portadores de tipo n – electrones. Si la impureza, en contraste, los electrones fácilmente recogidos (aceptores), entonces no son portadores de tipo p – agujeros (espacios vacíos en la distribución de electrones), que se comportan como partículas con una carga positiva. El plasma de dos componentes está formada por electrones y huecos se produce en los semiconductores forma aún más fácil. Por ejemplo, se trata bajo la acción de la luz de bombeo, bombardeado con electrones de la banda de valencia a la banda de conducción. Tenga en cuenta que en ciertas condiciones, los electrones y los agujeros son atraídos el uno al otro, pueden formar un estado unido, similar al átomo de hidrógeno, – un excitón, y si la intensidad de la bomba y la densidad de excitones es grande, que se mezclan juntos para formar una gota de líquido electrón-hueco. A veces esta condición se considera un nuevo estado de la materia.

ionización del gas

Estos ejemplos se refieren a casos específicos de estado de plasma y el plasma en forma pura se llama gas ionizado. Por su ionización puede causar muchos factores: el campo eléctrico (la descarga de gas, una tormenta eléctrica), el flujo luminoso (fotoionización), partícula rápida (radiación de las fuentes radiactivas, rayos cósmicos, que han sido abiertas y el grado ascendente de ionización de la altura). Sin embargo, el factor principal es el calentamiento del gas (ionización térmica). En este caso, la separación de los electrones de los cables de átomos chocan con otras partículas de gas teniendo este último suficiente energía cinética debido a la alta temperatura.

De alta temperatura y de plasma de baja temperatura

la física del plasma de baja temperatura – algo con lo que entran en contacto todos los días. Ejemplos de tales condiciones pueden ser una llama, la sustancia en la descarga de gas y los relámpagos, diversos tipos de espacio plasma frío (ionosfera y planetas magnetosfera y las estrellas), la sustancia de trabajo en los diversos dispositivos técnicos (generadores MHD, motores de plasma, quemadores, y así sucesivamente. N.) . Ejemplos de plasma caliente – (. Tokamak, el dispositivo de láser, y un aparato de haz al) material de estrella en todas las etapas de su evolución, excepto la primera infancia y la vejez, fluido de trabajo en los sistemas de fusión controlada nuclear.

En cuarto estado de la materia

Hace medio siglo, muchos físicos y químicos creía que la materia se compone de átomos y moléculas. Están unidos en combinación con muy desordenada o más o menos ordenada. Se creía que hay tres fases – gaseoso, líquido y sólido. Sustancias que bajo la influencia de las condiciones externas.

Actualmente, sin embargo, podemos decir que hay 4 estados de la materia. Que el plasma puede ser considerado como un nuevo cuarto. Su diferencia con el condensado (sólido y líquido) Unidos consiste en el hecho de que, como el gas no sólo tiene la elasticidad de cizalla, pero propio volumen también fijo. Por otra parte, en común con plasma condensada presencia estado de orden de corto alcance, las posiciones de correlación es decir. E. y composición de las partículas con la carga de plasma vecino. En este caso, esta correlación no se genera por las fuerzas intermoleculares y Coulomb: la carga hace a un lado del mismo nombre con él y tira de los cargos diferencia.

la física del plasma se nos revisa brevemente. Este tema es bastante pesado, por lo que sólo se puede hablar de lo que hemos descubierto sus cimientos. la física del plasma, sin duda merece una mayor consideración.