2025202422

1. Wstęp:

1.1. Co to jest plazma?

Plazma to /.jonizowany gaz o odpowiednio dużej koncentracji czystek naładowanych w postaci jonów i elektronów. Proces powstawania w gazie jonów i elektronów nazywamy jonizacją gazu. Na ogól gaz przed jonizacją jest elektrycznie obojętny, więc zgodnie z zasadą zachowania ładunku wytworzona plazma będzie również obojętna, ponieważ będzie zawierać jednakowe ilości ładunków dodatnich i ujemnych. Jednak na skutek termicznych ruchów jonów, elektronów, atomów lub cząsteczek w plazmie występują chaotyczne, chwilowe niejednorodności przestrzennego rozmieszczenia ładunków. Te niejednorodności wywołują w plazmie szereg specyficznych zjawisk, dlatego plazmę nazywamy quasi-obojętny elektrycznie. Naładowane cząstki plazmy oddziałują ze sobą za pośrednictwem sił kulombowskich. Są to siły dalekiego zasięgu i plazmy nie można traktować jako gaz, w któiym cząstki oddziałują ze sobą jedynie podczas zderzeń. Dlatego też plazmę można rozpatrywać jednocześnie jako ośrodek ciągły (podobny do własności cieczy) oraz jako ośrodek składający się z dużych zbiorów pojedynczych cząstek (podobnie jak gaz). Nie jest to więc ani ciecz ani gaz i plazmę traktujemy jako czwarty stan skupienia materii.

Ciało stałe	Ciecz	Gaz	Plazma
Lód	Woda	Para wodna	Zjonizowany gaz
h2o	h2o	h2o	H2 ->H* + H* + 2e
T < 0 °C	0 < T < 100 °C	T> 100 °C	T > 100 000 °C
			d- * __ e- V * d* c* ^
Cząsteczki uporządkowane	Cząsteczki swobodne	Cząsteczki swobodne (duże odległości)	Jony i elektrony swobodne (duże odległości)

Siły dalekiego zasięgu pojawiają się jednak tylko wtedy, gdy dla danego rozmiaru plazmy, jonów jest dostatecznie dużo czyli jest odpowiednio duży stopień jonizacji. Aby to wyjaśnić trzeba przyjrzeć się procesom zachodzącym w otoczeniu naładowanej cząstki. Każda naładowana cząstka znajdująca się w /jonizowanym gazie wytwarza własne pole elektryczne, które powoduje polaryzację otaczającego ją ośrodka. Dookoła takiej cząstki grupują się cząstki naładowane przeciwnie, co w pobliżu cząstki, osłabia praktycznie do zera pole elektryczne. Takie zjawisko nazywamy ekranowaniem. Rozmiary przestrzeni, w którym zachodzi ekranowanie nazywamy promieniem Debye'a. Jeżeli obszar /.jonizowanego gazu jest dużo większy od promienia Debye'a to siły dalekiego zasięgu się ujawniają i gaz ma