1. Поняття про плазму

Розглядаючи електричні розряди в газах, ми говоримо про те, що газ у міжелектродному просторі сильно іонізований. За високого ступеня іонізації газ набуває нових властивостей і фактично є особливим станом речовини, відмінним від газоподібного, рідкого чи кристалічного. Тому такий сильно іонізований газ дістав назву плазми — четвертого стану речовини. Таким є, наприклад, стан газу в стовпі тліючого розряду, дуговому розряді, каналі іскрового розряду. Ос­кільки концентрація електронів та іонів у плазмі однакова, то сумарний об'ємний заряд у ній, як і в металах, дорівнює нулю. Це дуже важлива властивість плазми. Взагалі тонізований газ можна назвати плазмою тільки в тому випадку, коли він у цілому електрично нейтральний.

Властивості плазми як сильно іонізованого газу істотно відрізняються від властивостей слабо іонізованого, а тим більше неіонізованого газу. Які ж саме властивості плазми?

Звичайно ступінь іонізації газу в плазмі становить відсотки і навіть десятки відсотків. Тому плазма має дуже велику електропровідність і за характером своєї електропро­відності наближається до металів. Завдяки високій електропровідності плазма сильно взаємодіє із зовнішніми електричними і магнітними полями і саме ці поля сильно впливають на її властивості.

Плазма має деяку схожість зі звичайними газами і підлягає багатьом газовим законам. Проте між плазмою та звичайними газами є великі відмінності. У плазмі іони й електрони сильно взаємодіють між собою внаслідок дії кулонівських сил. Оскільки ці сили є більше далекодіючими (обернена пропорційність r²), ніж сили взаємодії між нейтральними молекулами (звичайно обернена пропор­ційність г² для сил притягання), то плазма є своєрідним пружним середовищем, в якому можуть легко збуджуватися і поширюватися різноманітніші, ніж у звичайному газі, коливання і хвилі. Особливо різко відрізняється плазма від звичайного газу, коли є зовнішнє електричне або магнітне поле. В цьому випадку на частинки плазми (іони й елек­трони) діють збоку полів великі сили, яких не існує в газі нейтральних атомів і молекул.

Обидві ці обставини в поєднанні з великою електропро­відністю плазми приводять до того, що властивості плазми за наявності електричних полів різко відрізняються від властивостей звичайних газів і рідин.

2.Методи отримання плазми. Високотемпературна плазма. Низькотемпературна плазма.

Одержують плазму не тільки за допомогою газового роз­ряду. Всі методи іонізації газу (теплова, або термічна іонізація, фотоіонізація за допомогою радіоактивного випромінювання тощо) можуть бути використані для добуван­ня плазми.

Газорозрядна плазма стійка лише за наявності електрич­ного поля. З припиненням дії електричного поля майже мит­тєво зникає й газорозрядна плазма (внаслідок рекомбінації електронів і позитивних іонів). Газорозрядну плазму називають низькотемпературною — температура її становить близько 100 000 °С.

За надвисоких температур порядку мільйонів градусів атоми газу повністю іонізуються. Властивості такої висо­котемпературної плазми і способи її одержання набули останнім часом надзвичайно важливого значення у зв'язку з проблемою здійснення керованих термоядерних реакцій — реакцій злиття двох ядер дейтерію (одного з ізотопів Гідрогену) з утворенням ядер Гелію і тритію (також ізотопу Гідрогену), які супроводжуються виділенням величезних кількостей внутрішньоядерної енергії. Розв'язання проблеми керованих термоядерних реакцій відкрило б доступ людству до величезних запасів енергії, зосередженої в ядрах елементів, широко розповсюджених у природі. Некерована термоядерна реакція є джерелом енергії у водневих бомбах.

Низькотемпературну плазму широко застосовують у різ­них газорозрядних приладах. Перспективним напрямом ви­користання низькотемпературної плазми є створення магніто­гідродинамічних генераторів (МГД-генераторів), принцип дії яких буде розглянуто пізніше.

Досить перспективним є також створення плазмових реактивних двигунів. Основна їх перевага — високі швид­кості витікання робочого тіла (плазми).

Як відомо, сила тяги ракети визначається добутком маси викинутої речовини на швидкість її витікання. Під час розряду в газі можна одержати дуже високі температури, а значить, і високі швидкості витікання іонізованого газу, тому плазмовий реактивний двигун може значно економніше витрачати робочу речовину, досягаючи одночасно набагато більших швидкостей польоту. Основою плазмового двигуна є електричний розряд у газі або сукупність розрядів, внаслідок яких утворюється, а потім розганяється плазма.

Питання для самоперевірки:

1.Що таке плазма ?

2.Як отримають плазму ? Перелічить всі методи отримання плазми?

3. Яка плазма є високотемпературною? Низькотемпературною?

4. Де використовують низькотемпературну плазму?

5.Який принцип роботи плазмового реактивного двигуна?

Творче завдання:

Написання доповіді на тему: «Сучасне використання плазми в техниці»

Література: С.У. Гончаренко Фізика 10клас (§88)

ТЕМА 7

Розділ: Електричний струм в різних середовищах.

Тема: Напіпровідникові прилади.

Мета вивчення : ознайомлення з принципами роботи напівпровідникових приладів.

План вивчення:

1.Терморезистор, будова , принцип дії, застосування.

2.Фоторезистор, будова, принцип дії, застосування.

3.Напівпровідниковий тріод – транзистор.