Поверхностный эффект в проводниках

Наблюдается, когда по проводу течёт высокочастотная энергия.

Ближе к центру провода наведённое электричество направлено обратно.

Уменьшается плотность тока, и он может быть даже обратным.

Это распределение задаётся уравнением Бестеля. В радиолокаторах ВЧ – колебания передаются по антенне, которая выполнена в виде позолоченной трубки.

Пробой проводящего слоя

– коэффициент динотронного эффекта

Если как минимум , то произойдёт электрический разряд.

Этот критерий называется критерием Тацкссенда.

– коэффициент ионизации (линейный или объёмный)

Закон сохранения полного тока в плазме

Это и есть закон сохранения полного тока в плазме.

Высокоионизированная плотная плазма

Соударение электронов происходит с электронами и ионами. Правда, кулоновские силы – силы дальнодействия. Специфика такова, что если кинетическая энергия электронов превосходит их потенциальную электрическую энергию, то искажение, изменение направления движения ионов и электронов мало.

(вCGS) Если кинетическая энергия меньше потенциальной, то происходит рассеяние частиц.

Когда– кулоновский радиус

– эффективное сечение рассеянных частиц

Однако, в действительности эффективный радиус рассеянья больше этой величины, из-за того, что кулоновское воздействие происходит не на очень малых расстояниях.

где. Это логарифм эффективного сечения рассеянья.

– радиус Дебая

Для воздуха, когда в единице объёма 10¹⁴см^-3при температуре 1 эВ (1эВ = 11600К).

Плотная плазма отличается ещё и тем, что в предыдущем объекте нет термического равновесия. Более того, там основные частицы – электроны, и для них нельзя говорить о температуре. Температура – мера средней энергии хаотического кинетического движения частиц. Необходимо Максвелловское распределение частиц. В плазме высокого давления такое распределение возникает вследствие частных соударений электронов между собой. Это квазированное состояние. Поэтому можно говорить об электронной температуре плазмы, которая, впрочем, может отличаться от ионной.

Как правило, в плазме имеется не одна температура, но в теоретически равновесной плазме говорят об одной температуре. Здесь ионы и электроны имеют одну температуру.

Равновесие плазмы описывается уравнением Саха:

. Формула экспериментальная.

Проводимость плазмы (воздушной, аргонной, азотной):

, с погрешностью до 3%, причём;W= 6,2 эВ

Даже равновесная плазма имеет детальное равновесие, причём температура несколько отстаёт от энергии плазмы. Имеются области с более высокой температурой, и здесь ионизация происходит более интенсивно, а когда эти ионы попадают в области с более низкой температурой, там происходит рекомбинация, и отдаётся та энергия, которая была затрачена на ионизацию. Так устанавливается полное равновесие в плотной плазме.

Излучение плазмы

Плазма излучает в УФ, ИК областях и даже в области рентгеновских лучей. Эти излучения бывают трёх типов:

1. Дискретные – когда электрон переходит на более низкие уровни

2. Сплошной спектр рекомбинационного излучения при соударении второго рода между положительными и отрицательными ионами, или положительным ионом и электроном

3. Тормозное излучение. При торможении электронов возникает рентгеновское излучение.

В некоторых случаях в плазме отсутствуют дискретные излучения. Это происходит, когда плазма состоит из лёгких атомов водорода, дейтерия и т.д.

Тяжёлые атомы всегда дают дискретный спектр, потому, что атомы теряют лишь внешние электроны. Тяжёлые атомы иногда появляются в плазме неконтролируемо и не при термоядерной реакции. Это происходит, когда ионы бомбардируют стенки сосуда.

В плотной плазме происходит рассеянье света. Кванты света рассеиваются на атомах и изменяют своё направление.

Если первоначальное излучение не покидает плазму, то такую плазму называют замкнутой.

Рассеянье плазмы происходит по закону Релея.

4. Циклотронное и синхротронное излучение плазмы

Электроны и ионы плазмы движутся. Движение это происходит как хаотически, так и по силовым линиям поля. Если имеются и магнитные поля (внешние и в самой плазме), то сила Лоренца заставляет заряженные частицы двигаться по окружностям. В результате возникает циклотронное излучение плазмы.

Если скорости заряженных частиц в плазме очень велики, то излучение является релятивистским, оно называется синхротронным.