Плазма четвертое состояние вещества

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБЛАСТНОЙ

ГУМАНИТАРНЫЙ ИНСТИТУТ

физико-математический факультет

кафедра математики и физики

Курсовая работа на тему:

«Плазма – четвертое состояние вещества»

Выполнила студентка

физико-математического факультета

очного отделения

4 курса группы 4-м-1

Панкова А.О.

Научный руководитель:

Русаков О.В.

Орехово-Зуево

2010

Содержание

1. Введение: Что такое плазма? ………………………………………стр3

2. Основная часть:

1) Поведение плазмы в электрических и магнитных полях:

А) Плазма в электрическом поле …………………………..стр4

Б) Плазма в магнитном поле ………………………………...стр8

2) Устойчивость плазмы………………………………………стр18

3) Проблема удержания высокотемпературной плазмы…….стр20

4) Плазма во вселенной:

А) Откуда Солнце и звезды черпают свою энергию?.........стр26

Б) Как «устроено» Солнце?...................................................стр27

3. Заключение ……………………………………………………………стр32

4. Список использованной литературы………………………………..стр33

1.Введение

Что такое плазма?

Словом «плазма» (от греч. «плазма» — «оформленное») в середине XIX в. стали именовать бесцветную часть крови (без красных и белых телец) и жидкость, наполняющую живые клетки. В 1929 г. американские физики Ирвинг Лёнгмюр (1881—1957) и Леви Тонко (1897—1971) назвали плазмой ионизованный газ в газоразрядной трубке.

Английский физик Уильям Крукс (1832—1919), изучавший электрический разряд в трубках с разрежённым воздухом, писал: «Явления в откачанных трубках открывают для физической науки новый мир, в котором материя может существовать в четвёртом состоянии».

В зависимости от температуры любое вещество изменяет своё состояние. Так, вода при отрицательных (по Цельсию) температурах находится в твёрдом состоянии, в интервале от 0 до 100 °С - в жидком, выше 100 °С—в газообразном. Если температура продолжает расти, атомы и молекулы начинают терять свои электроны — ионизуются и газ превращается в плазму. При температурах более 1 000 000 °С плазма абсолютно ионизована — она состоит только из электронов и положительных ионов. Плазма — наиболее распространённое состояние вещества в природе, на неё приходится около

99 % массы Вселенной. Солнце, большинство звёзд, туманности — это полностью ионизованная плазма. Внешняя часть земной атмосферы (ионосфера) тоже плазма.

Ещё выше располагаются радиационные пояса, содержащие плазму. Полярные сияния, молнии, в том числе шаровые, — всё это различные виды плазмы, наблюдать которые можно в естественных условиях на Земле. И лишь ничтожную часть Вселенной составляет вещество в твёрдом состоянии — планеты, астероиды и пылевые туманности.

Под плазмой в физике понимают газ, состоящий из электрически заряженных и нейтральных частиц, в котором суммарный электрический заряд равен нулю, т.е. выполнено условие квазинейтральности (поэтому, например, пучок электронов, летящих в вакууме, не плазма: он несет отрицательный заряд).

2. Основная часть

1) Поведение плазмы в электрических и магнитных полях.

А) Плазма в электрическом поле.

Дебаевская сфера

Плазма состоит из огромного числа положительных и отрицательных зарядов, каждый из которых влияет на поведение всех остальных частиц плазмы. Так что на первый взгляд кажется, что движение одной заряженной частицы в электрическом поле очень мало относится к плазме. Строго говоря, это так. Но можно представить, что плотность частиц в плазме мала. Такую плазму называют разреженной. Так как частицы в ней находятся довольно далеко друг от друга, то их взаимодействием можно пренебречь и считать, что движение частиц определяется лишь действием внешнего поля.

Приведенное описание разреженной плазмы можно назвать моделью независимых частиц.

Рис.1 Рис.2

Кулоновское электрическое поле существует, как известно, во всем пространстве вокруг заряда (рис. 1); оно исчезает только на бесконечно большом расстоянии от заряда. Если же рассмотреть поле того же заряда в плазме, т.е. в совокупности большого числа разноименно заряженных частиц, то получается иная картина: поле данного заряда не простирается до бесконечности, а обрывается (как говорят физики, экранируется), начиная с некоторого расстояния (рис. 2). Это расстояние R_D получило название дебаевского радиуса (по имени Немецкого физика Дебая). Дебаевский радиус определяется формулой

где Т—абсолютная температура, а n — концентрация электронов. Таким образом, электрическое поле заряженной частицы в плазме имеется только внутри сферы радиуса R_D - Ее называют дебаевской сферой . Вне дебаевской сферы электрического поля нет. Так что частицы в плазме взаимодействуют друг с другом только тогда, когда они находятся на расстоянии, меньшем дебаевского радиуса.

Внутри сферы с дебаевским радиусом, который характеризует эффективное расстояние взаимодействия частиц, находится очень много заряженных частиц плазмы.

Согласно условию квазинейтральности плазмы концентрация отрицател

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать