Ma’ruza Mavzu: Elektrodinamika. Elektrostatika

Plazma haqida tushuncha.

Yuqori darajada ionlashgan gazga plazma deyiladi. Bunday ionlashgan gazdagi musbat va manfiy zaryadlarning xajmiy zichliklari absolyut qiymatlari jixatidan taxminan teng bo‘ladi:
₊ = _-  yoki ₊ + _- = 0 (1)
Ionlarning issiqlik harakatlari sababli, ₊ va _- larning oniy qiymatlari ularning o‘rtacha qiymatlari atrofida tartibsiz tebranib turadi. Shuning uchun (1) tenglik ma’lum darajada doimo buzilib turadi. Plazmaning eng muxim xususiyati - uning kvazineytralligida. Kvazineytrallik tushunchasi bilan elektronlar va bir xil ionlardan iborat bo‘lgan plazma misolida tanishaylik. Bunday plazmada elektronlarning issiqlik harakat tezliklari ionlarnikidan kattaroq bo‘ladi. Shuning uchun elektronlar plazma tashkil qilgan xajmdan tezroq chiqib ketishi va plazma xajmida ionlarni miqdori ortib ketishi tufayli elektr maydon vujudga kelishi kerak. Lekin, plazmada katta elektr maydoni vujudga kelmaydi. Chunki, plazmaning biror qismida ionlarning to‘planib qolishi natijasida vujudga kelgan ionlarning harakatiga tormozlovchi tasir ko‘rsatadi, so‘ng ularni orqaga qaytaradi. Shu tarzda elektronlarni tebranma harakati vujudga keladi. Bu tebranishlarning Chastotasi va amplitudasini topaylik.
Zichligi n_e bo‘lgan elektronlarni x masofaga siljishi natijasida vujudga kelgan elektr maydon kuchlanganligi
(2)
bo‘ladi. Bu maydon tomonidan elektronga
(3)
kuch tasir etadi. Bu kuch F = ^_ kx kuchga o‘xshash. Shuning uchun bu kuch tasirida elektron plazma hajmida
(4)
chastota bilan tebranadi.
Bu chastotani plazma chastotasi yoki Lengmyur chastotasi deyiladi. Elektronlar bilan ionlarning to‘qnashuvi natijasida tebranish so‘nadi. Tebranishlar amplitudasini quyidagicha topish mumkin. Elektron plazma hajmi bo‘ylab elektr maydonida x masofaga siljiydi va maydon ish bajaradi:
(5)
Bu ish shu elektronni kinetik energiyasini o‘zgarishi hisobiga bajariladi. Shuning uchun
= kT_e,
bundan
(6)
kelib chiqadi. Bu ifoda issiqlik harakati tufayli plazmada zaryadlar fazoviy ajraladigan masofaning maksimal qiymatini aniqlaydi. Bu masofani Debay radiusi (_D) deb ataladi. Shunday qilib, debay radiusi zaryadlarning fazoviy ajralishi darajasini, lengmyur chastotasi esa zaryadlarning ajralmas xolatiga qaytish davrini, yaoni plazmani zaryad jixatidan neytralligini tiklash davrini xarakterlaydi. Hisoblashlar ko‘rsatadiki, T  sonst xolat uchun bir zaryadli ionlardan iborat plazmada debay radiusi
. (7)
Agar plazmadagi ionlar temperaturasi T_i elektronlar temperaturasi T_e dan juda kichik, yaoni T_i << T_e, bo‘lsa, debay radiusini plazmaning ion T_i temperaturasi belgilaydi.
Agar plazma muvozanat vaziyatda, ya’ni T_i=T_e=T bo‘lsa, bunday holda debay radiusini hisoblash uchun (6) va (7) formulalardan foydalanish mumkin.
Plazmadagi T_i ionlar temperaturasini qiymatiga bog‘liq holda plazma past temperaturali plazmaga (T_i< 10⁵ K) va yuqori temperaturali plazmaga (T_i> 10⁷ K) bo‘linadi.
Xulosa qilib aytganda, elektronlar va ionlardan iborat gazni, bu gaz egallagan xajmning chiziqli o‘lchamlari debay radiusidan katta bo‘lganda (faqat shu xolatda kvazineytrallik sharti bajariladi) plazma deb atash mumkin.
Plazma plazmali raketa dvigatellarida va magnitogidrodinamik dvigatellarda ishchi jism bo‘lib xizmat qiladi. Bundan tash-qari plazmada termoyadro reaksiyalarini boshqarishda foydalanish istiqbollari mavjud.

MUSTAHKAMLASH UCHUN SAVOLLAR:

1. Nomustaqil va mustaqil gaz razryadlari bir-birlaridan qanday belgilar bilan farqlanadi?
2. Plazma hosil bo‘lish shartini tushuntiring.