Основные свойства газоразрядной плазмы

ОСНОВЫ ФИЗИКИ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ

1 эВ = 11600 К

уравнение Пуассона:

где Е — напряженность электрического поля; х — координата; r— плот­ность электрического заряда; e ― относительная диэлектрическая проницае­мость среды; e₀ = 8,85·10^-12 Кл² /Н·м² — электрическая постоянная; п — кон­центрация заряженных частиц в плазме; е = 1,6·10^-19 Кл — заряд электрона.

В силу общей нейтральности плазмы

где е _α и n _α — соответственно заряд и концентрация частиц сорта α

Напряженности электрического поля:

где L — линейный размер области нарушения нейтральности плазмы

Потенциал плазмы в области разделения зарядов

L << r_D, и L >> r_D

Потенциальная энергия

где

- постоянная Больцмана, откуда

Для плазмы газового разряда r_D ≈ 10^–5...10^–6 м

количество частиц находящихся в дебаевской сфере:

Время существования областей декомпенсации зарядов

(

где m _e = 9,1·10 ³¹ кг — эффективная масса электрона.

уравнение движения (колебания) электронов:

Собственная частота, с которой колеблется плотность объемного заряда

Изменение импульса при столкновении частиц

При частоте столкновений ν_{e i} сила торможения равна

Условие равновесия сил

Плотность тока в плазме:

Обобщенный закон Ома дифференциальной форме:

где t_{e i} — среднее время между двумя столкновениями частиц; σ— удельная проводимость плазмы.

Длину свободного пробега частиц в плазме λ_{e i} , которая для частиц со средней тепловой энергией

Составляет

Где, кулоновский логарифм столкновений

Время между столкновениями

частоты столкновений частиц:

Частоты столкновений в равновесной электронейтральной плазме