等離子體粒子模擬及應(yīng)用

等離子體物理介紹§2.1

等離子體的基本概念●等離子體在自然界的存在宇宙中99%為等離子體在我們生活的地球：閃電、電焊、熒光燈、核聚變●等離子體的形成熱平衡氣體，沙哈方程：

（CGS單位，Ui：氣體電離能）

常溫下：

微觀解釋：通常的熱平衡氣體（碰撞很強(qiáng)）中很難產(chǎn)生高能粒子?！裼懻摚嚎臻g和天體等離子體的形成？§2.2等離子體的定義和德拜屏蔽●帶點(diǎn)粒子和中性粒子組成的表現(xiàn)出集體行為的一種準(zhǔn)中性氣體

粒子和粒子之間的相互作用力（電磁力)：德拜屏蔽●等離子體中，一個(gè)點(diǎn)電荷的近旁會(huì)被帶異號(hào)電荷的粒子所包圍，這個(gè)點(diǎn)電荷的作用距離和產(chǎn)生的電勢。

德拜長度：德拜勢：德拜長度：1）靜電作用的屏蔽半徑2）局域性電荷分離的空間尺度等離子體參量●等離子體集體相互作用要求德拜球內(nèi)的粒子數(shù)遠(yuǎn)大于1?！竦掳蓍L度遠(yuǎn)大于粒子平均間距

等離子體的判據(jù)電中性條件集體相互作用條件碰撞足夠少

另外典型空間等離子體特性等離子體區(qū)域密度（cm-3）溫度（ev）德拜長度（cm）等離子體參量（ND）太陽日冕106102104109太陽風(fēng)10101061010磁層101031071013電離層10610-1102104§2.3朗繆爾振蕩●等離子體產(chǎn)生電荷分離后，產(chǎn)生內(nèi)部電場，力圖恢復(fù)電中性，產(chǎn)生振蕩。

朗繆爾振蕩頻率朗繆爾振蕩振幅等離子體物理學(xué)的應(yīng)用●氣體放電●核聚變●空間物理學(xué)●天體物理學(xué)●等離子體推進(jìn)●固態(tài)電子學(xué)●氣體激光器討論：等離子體的特征等離子體氣體研究等離子體物理的方法●單粒子軌道理論●流體-->磁流體力學(xué)●統(tǒng)計(jì)物理-->玻耳茲曼方程（動(dòng)力論方程）§2.4單粒子軌道理論●已知電磁場，計(jì)算帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌道，不考慮粒子對(duì)電磁場的影響

能否研究帶電粒子的集體效應(yīng)？帶電粒子在均勻電磁場中的運(yùn)動(dòng)●帶點(diǎn)粒子在均勻恒定磁場中的運(yùn)動(dòng)

如果，則有●均勻恒定電磁場中的電漂移●重力漂移帶電粒子在變化磁場中的運(yùn)動(dòng)●梯度漂移

●曲率漂移

●帶點(diǎn)粒子在隨時(shí)間緩變磁場中的漂移絕熱不變量●磁矩不變量和磁鏡

磁矩=常數(shù)●縱向不變量和費(fèi)米加速

常數(shù)磁流體力學(xué)方程組●無粘、不傳熱、理想導(dǎo)電

磁壓強(qiáng)和磁張力磁張力磁壓強(qiáng)等離子體的平衡假定磁力線平直，則伯努利積分？？磁場的擴(kuò)散和凍結(jié)擴(kuò)散凍結(jié)等離