Plazma, iyonize bir gaz maddenin, elektrik ve magnetik
alanların maddenin davranışına hükmettiği noktaya kadar, elektriksel olarak iletken
olduğu bir madde halidir. Plazma, maddenin diğer halleri olan katı, sıvı ve gaz
hallerinden farklı bir madde halidir.
Plazma, bağlanmamış pozitif ve negatif partiküllerin
elektriksel olarak nötral ortamı şeklinde tarif edilir; yani bir plazmanın toplam
yükü yaklaşık olarak sıfırdır. Bağlanmamış olmalarına rağmen bu partiküller tamamen
serbest değildir, kuvvetlerle karşılaşabilirler. Yüklü partiküllerin hareketi magnetik
bir alanda bir elektrik akımı yaratır; yüklü plazma partikülünün herhangi bir
hareketi, diğer yükler tarafından yaratılan alanları etkiler ve etkilenir. Bu
da kolektif davranışı birçok değişkenlikle yönetir.
Plazmayı üç faktör tanımlar:
Plazma yaklaşımı: Plazma yaklaşımı, plazma parametresi (Λ),
partikülün, kendisini çevreleyen kürenin (Debye küresi denir) dışındaki elektrostatik
etkiden koruyacak kadar yüksek olduğunda uygulanır. Plazma parametresi Λ, belirli
bir yüklü partikülü çevreleyen bir kürenin içindeki şarj taşıyıcı sayısını
temsil eder. (Debye küresinin yarıçapı Debye tarama uzunluğu olarak tanımlanır.)
Kütle (bulk) etkileşimler: Debye tarama uzunluğu, plazmanın fiziksel boyutuna
kıyasla küçüktür; bu durumda, plazma kütlesindeki etkileşimler, sınır kenarlarındakilerden
önemli olduğu anlamına gelir. Bu kriter karşılandığında, plazma yarı-nötraldir.
Plazma frekansı: Elektron plazma frekansı (elektronların
plazma osilasyonlarını ölçen), elektron-nötral çarpışma frekansına (elektronlar
ve nötr parçacıklar arasındaki çarpışmaların ölçüm sıklığı) kıyasla daha
büyüktür. Bu durum geçerli olduğunda, elektrostatik etkileşimler normal gaz
kinetiği proseslerinden daha baskın olur.
Plazma ve gaz
fazlarının karşılaştırılması
Plazma, tipik olarak iyonlaştırılmış bir gaz olmasına
rağmen, katı, sıvı ve gazlardan sonra maddenin dördüncü hali olarak
adlandırılır. Plazma, maddenin üç halinden olduğu gibi, maddenin diğer düşük-enerjili
hallerinden de farklıdır. Kesin bir form veya hacme sahip olmadığı için gaz
fazıyla yakından ilişkili olmasına rağmen, aşağıdaki özellikleri de içeren
çeşitli yönlerde farklılıklar gösterir:
Özellik
|
Gaz
|
Plazma
|
Elektrik iletkenliği
|
Çok düşük: Hava, 30 kV / cm'nin üzerindeki elektrik alan
kuvvetlerinde plazmaya ayrılıncaya kadar mükemmel bir yalıtkandır.
|
Genellikle çok yüksek: Pek çok amaç için, bir plazmanın
iletkenliği sonsuz olarak kabul edilebilir.
|
Bağımsız hareket eden türler(cins çeşit)
|
Bir: Tüm gaz partikülleri benzer şekilde davranır; yerçekiminden
ve birbirleriyle çarpışmalardan etkilenir.
|
İki veya üç: Elektronlar, iyonlar, protonlar ve nötronların
yüklerinin işareti ve değerleri farklı olduğundan birçok durumda birbirlerinden
bağımsız olarak davranırlar; farklı yığın hızları ve sıcaklıkları ile yeni
dalga tipleri ve dengesizlikler gibi olaylara izin verirler.
|
Hız dağılımı
|
Maxwellian: Çarpışmalar genellikle, çok az sayıda nispeten hızlı
partikül içeren tüm gaz partiküllerinin bir Maxwellian hız dağılımı göstermesine
neden olur.
|
Genellikle Maxwellian olmayanlar: Çarpışma etkileşimleri sıcak
plazmada çoğu zaman zayıftır; harici zorlama, plazmayı yerel dengeden
uzaklaştırabilir ve olağan dışı hızlı partiküllerin önemli derecede
popülasyonuna yol açabilir.
|
Etkileşimler
|
İkili (binary): kural, İki-partikülün çarpışmasıdır, üç-parça
çarpışması oldukça nadirdir.
|
Kollektif: Dalgaların veya organize olmuş plazmanın hareketi çok
önemlidir, çünkü partiküller elektrik ve magnetik kuvvetlerle uzun
mesafelerde etkileşime girebilir.
|
Matematiksel
açıklamalar
Bir plazmanın halini tam olarak tanımlamak için, plazma
bölgesindeki elektromagnetik alanı tanımlayan tüm partikül konumlarının ve
hızlarının yazılması gerekir. Ancak bir plazmada bulunan bütün partikülleri izlemek
genellikle pratik ve gerekli değildir. Bu nedenle, plazma fizikçileri
genellikle daha az ayrıntılı olan iki temel tanımlama kullanır: akışkan model
ve kinetik model.
Akışkan modeller, plazmaları, her konumdaki yoğunluk ve
ortalama hız gibi, düzleştirilmiş miktarlar olarak tanımlar. Basit bir sıvı
modeli (magneto hidrodinamik), plazmayı Maxwell denklemlerinin ve Navier-Stokes
denklemlerinin birleşimiyle yönetilen tek bir sıvı olarak görür.
Kinetik modeller, plazmada her noktada partikül hızı dağılım
fonksiyonunu tanımlar, bu nedenle bir Maxwell-Boltzmann dağılımına gerek olmaz.
(a) Bir plazmada gelişebilecek alan hizalı bir Birkeland akımda (jeomagnetik
alan hizaları boyunca akan bir dizi akım) kompleks magnetik alan çizgileri ve akım
yolları, (b) Birkeland akım ve iyonosferik akım sistemleri şeması
https://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_(physics)#Plasma_potential
2 Eylül 2019
GERİ
(fizik)
GERİ
(klasik fizik)
