2 Слабоионизованная плазма.

В этом случае , a т.к. N_i = min и , где – эффективное сечение столкновения электронов с атомами. Тогда:

, (19)

где - степень ионизации;

‑ средние значения с учетом распределения электронов по скоростям и зависит от .

Из (19) следует, что добавление в плазму, в качестве примеси, вещества с низким потенциалом ионизации (щелочные металлы), степень ионизации повысится , увеличиться проводимость, а, следовательно, и ток. Резко снизить проводимость могут галогены (хлор, фтор), вследсвие того, что атомы хлора и фтора обладают способностью захватывать свободные электроны.

Перенос под действием градиента концентрации частиц.

В неоднородной плазме плотностью  через сечение плазмы S устанавливается диффузионный поток частиц:

, где D ‑ коэффициент диффузии, , где V – ско-рость,

– длина свободного пробега.

Сила, действующая на частицу . Эта сила уравновешивается силой трения mvV_e .

Условие равновесия имеет вид: , (20)

отсюда . Здесь , а

, т.к. , , то .

Подставляя значение kT в ( 20), получим .

Коэффициент диффузии в неоднородной плазме зависит от длины свободного пробега частиц, то есть от концентрации частиц.

Эти соотношения справедливы лишь без учета столкновений частиц. С повышением концентрации частиц длина свободного пробега уменьшается , где - характерное сечение столкновения. Поэтому суммарный направленный поток частиц равен , где - разность концентрации частиц на расстоянии порядка длины свободного пробега L. В этом случае коэффициент диффузии частиц имеет вид:

.

Характерное время изменения плотности на расстоянии

Время между столкновениями

Сравнение этих времен дает т.е. учет столкновений справедлив, если концентрация частиц заметно изменяется на расстоянии .

Перенос под действием градиента температуры

Наличие градиента температуры в плазме вызывает тепловой поток:

(21)

где f ‑ функция распределения электронов по скоростям.

образующийся тепловой поток направлен вдоль градиента температуры и пропорционален ему:

(22)

Здесь величина C_T называется коэффициентом теплопроводности. Согласно (22) получим тепловой поток:

, где T – градиент температуры на расстоянии , то есть равен .

Тогда:

(23)

где  ‑ сечение соударения частиц.

Коэффициент теплопроводности не зависит от концентрации частиц, по той же причине, что и удельная проводимость(слайд 28).

Выше рассмотренные случаи переноса являются переносом частиц. При направленном движении частиц, когда их средняя скорость непостоянна по сечению, возникает перенос импульса mVмежду областями с разными скоростями. Причем частицы с большими скоростями чаще испытывают столкновения – появляется сила трения, тормозящая частицы с высокими скоростями, стремящаяся выровнять среднюю скорость частиц плазмы.

Сила, препятствующая движению частиц (вследствие их взаимного столкновения):

, (24)

где

Коэффициент носит название коэффициента вязкости плазмы.

Сравнивая выражение (24) с (23) получим в конечном итоге:

Коэффициент вязкости (как и коэффициент теплопроводности) не зависит от концентрации частиц в плазме. Действительно, с изменением концентрации частицпрямопропорционально изменяется число частиц, участвующих в переносе, но обратнопропорционально изменяется длина свободного пробега частиц. Эти два эффекта взаимно компенсируют друг друга.

- явления переноса имеют место при наличии градиентов макроскопических величин E_П, N, T, V

- градиенты потенциала (E_П) и плотности (N) вызывают поток частиц, градиент температуры – поток тепла, а градиент средней скорости частиц – поток импульса.