電漿電流

電漿是巨觀上呈電中性的完全電離氣體。組成電漿的電子和離子都可以自由運動。所以,電漿是導電性很好的良導體。

當電子溫度為1.4千電子福特時,電漿的電導率與銅相等。在沒有外力作用的情況下,電子和離子作完全隨機的熱運動,不會產生電流。但是,如果加上外力,比如電場,則電子和離子的運動就不是完全隨機的,而會有定向運動,從而產生電流,稱為電漿電流。在電漿中產生電場的方法,一是直接加電壓,可以在電漿中放入兩個電極並加上電壓。另一是通過電磁感應產生感應電場。在有電場的情況下,與電漿電流密切相關的物理量是電漿的電阻率,它一般由斯必澤(Spitzer)公式給出,,其中,me, Tee分別為電子質量,溫度和電荷,和分別為庫倫對數和真空介電常數。另一方面,向電漿中注入高能中性粒子束,再通過電荷交換產生高能離子流也能產生電漿電流。第三,向電漿中注入射頻波,比如電子迴旋波或低混雜波,使電子的速度分布函式發生畸變,偏離麥克斯韋對稱分布,也能在電漿中產生電流,稱為射頻波驅動的電流。第四,在磁約束環形非均勻電漿中,由磁場的不均勻性產生的捕獲粒子作香蕉軌道運動時,會發生沿磁場的漂移運動,從而產生沿磁場的電流。這種電流不是由外部因素驅動,而是由電漿自身產生,故稱為自舉電流。電漿電流可以加熱電漿,稱為歐姆加熱。電漿電流產生的磁場,在磁約束核聚變中對電漿有重要的約束作用。同時,電漿電流的梯度又能引起磁流體(撕裂)不穩定性。

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