Книга: Котельников И. А. «Лекции по физике плазмы»

 Книга содержит расширенное изложение курса «Основы физики плазмы» и рекомендована УМО по классическому университетскому образованию РФ в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению 011200— Физика и по специальности 010701—Физика. Основное внимание уделяется движению частиц в электромагнитном поле и кинетике плазмы, включающей теорию кулоновских столкновений, тормозного и рекомбинационного излучений, а также ряда других элементарных процессов; детально излагается теория двухжидкостной и одножидкостной магнитной гидродинамики. Уровень изложения рассчитан на студентов, изучивших курсы электродинамики и молекулярной физики и знакомых с осно- вами квантовой механики и статистической физики. Учебное пособие содержит около 200 задач с подробными решениями.
 Для студентов, аспирантов, преподавателей вузов, практикующих специалистов и научных работников, специализирующихся в физике и технике плазмы.

Содержание:

Предисловие...... 3 Лекция 1. Общие сведения о плазме...... 7 1. 1. Плазма как состояние вещества...... 7 1. 2. Квазинейтральность...... 8 1. 3. Определение плазмы...... 9 1. 4. Генезис физики плазмы...... 9 1. 5. Дебаевское экранирование...... 12 1. 6. Ленгмюровские колебания...... 14 1. 7. Практические формулы...... 16 1. 8. Плазма в природе...... 16 Литература...... 23 Задачи...... 23 Лекция 2. Дебаевское экранирование...... 24 2. 1. Экранирование пробного заряда...... 24 2. 2. Энергия кулоновского взаимодействия в плазме...... 27 2. 3. Плазменный параметр...... 28 2. 4. Идеальная и неидеальная плазмы...... 29 2. 5. Классическая и вырожденная плазмы...... 30 2. 6. Классификация плазмы...... 32 Литература...... 35 Задачи...... 35 Лекция 3. Ионизационное равновесие...... 37 3. 1. Уравнение Саха...... 38 3. 2. Степень ионизации плазмы...... 42 3. 3. Ограниченность теории Саха...... 44 Литература...... 45 Задачи...... 45 Лекция 4. Движение заряженных частиц...... 48 4. 1. Дрейфовое приближение...... 48 4. 2. Движение в однородном магнитном поле...... 49 4. 3. Электрический дрейф...... 53 4. 4. Дрейф под действием малой силы...... 58 4. 5. Гравитационный дрейф...... 60 4. 6. Градиентный дрейф...... 61 4. 7. Центробежный дрейф...... 63 4. 8. Поляризационный дрейф...... 66 4. 9. Дрейф в неоднородном электрическом поле...... 69 4. 10. Скорость движения ведущего центра...... 70 Литература...... 71 Задачи...... 72 Лекция 5. Адиабатические инварианты...... 74 5. 1. Магнитный момент...... 74 5. 2. Первый адиабатический инвариант...... 75 5. 3. Система уравнений ведущего центра...... 78 5. 4. Магнитные пробки...... 80 5. 5. Второй адиабатический инвариант...... 84 5. 6. Третий адиабатический инвариант...... 87 Литература...... 88 Задачи...... 89 Лекция 6. Кулоновские столкновения...... 91 6. 1. Параметры столкновений...... 91 6. 2. Дифференциальное сечение рассеяния...... 93 6. 3. Транспортное сечение...... 95 6. 4. Кулоновский логарифм...... 97 6. 5. Приближение далёких пролётов...... 98 6. 6. Парные столкновения...... 101 6. 7. Торможение пробной частицы...... 103 6. 8. Остывание пробной частицы...... 106 6. 9. Релаксация начального состояния...... 108 Литература...... 109 Задачи...... 109 Лекция 7. Излучение плазмы...... 112 7. 1. Типы радиационных переходов...... 112 7. 2. Тормозное излучение...... 114 7. 3. Рекомбинационное излучение...... 120 7. 4. Длина пробега излучения...... 122 7. 5. Излучение спектральных линий...... 125 7. 6. Циклотронное излучение...... 127 Литература...... 129 Задачи...... 130 Лекция 8. Элементарные процессы в плазме...... 131 8. 1. Ионизация электронным ударом...... 132 8. 2. Тройная рекомбинация...... 135 8. 3. Ступенчатая ионизация...... 137 8. 4. Фоторекомбинация...... 140 8. 5. Фотоионизация...... 141 8. 6. Резонансная перезарядка...... 142 8. 7. Корональное равновесие...... 144 Литература...... 145 Задачи...... 145 Лекция 9. Термоядерные реакции...... 146 9. 1. Физика ядерных реакций...... 146 9. 2. Топливные циклы...... 149 9. 3. Кулоновский барьер...... 156 9. 4. Параметры термоядерных реакций...... 158 9. 5. Зажигание термоядерной реакции...... 162 9. 6. Управляемый термоядерный синтез...... 168 Литература...... 171 Задачи...... 171 Лекция 10. Кинетическое уравнение...... 173 10. 1. Функция распределения...... 173 10. 2. Кинетическое уравнение...... 175 10. 3. Самосогласованное поле...... 177 10. 4. Уравнение Фоккера—Планка...... 181 10. 5. Рассеяние пробных частиц...... 184 Литература...... 186 Задачи...... 187 Лекция 11. Интеграл столкновений...... 188 11. 1. Интеграл столкновений Ландау...... 189 11. 2. Законы сохранения в столкновениях частиц...... 193 11. 3. Упрощение интеграла столкновений...... 194 11. 4. H-теорема...... 199 Литература...... 202 Задачи...... 202 Лекция 12. Двухжидкостная магнитная гидродинамика...... 204 12. 1. Динамика установления равновесия...... 205 12. 2. Моменты функции распределения...... 207 12. 3. Моменты кинетического уравнения...... 209 12. 4. Двухжидкостная гидродинамика...... 216 Литература...... 217 Задачи...... 217 Лекция 13. Уравнения переноса...... 218 13. 1. Кинетические коэффициенты...... 219 13. 2. Теплопроводность плазмы...... 220 13. 3. Уравнение теплопроводности...... 224 13. 4. Термосила...... 228 13. 5. Проводимость плазмы...... 229 13. 6. Перенос тепла током...... 232 13. 7. Вязкость плазмы...... 232 13. 8. Выделение тепла...... 234 Литература...... 235 Задачи...... 235 Лекция 14. Процессы переноса в магнитном поле...... 236 14. 1. Амбиполярная диффузия...... 237 14. 2. Кинетические коэффициенты в магнитном поле...... 241 14. 3. Бомовская диффузия...... 244 14. 4. Обобщённый закон Ома...... 245 14. 5. Эффект Холла...... 246 Литература...... 248 Задачи...... 248 Лекция 15. Одножидкостная магнитная гидродинамика...... 250 15. 1. Плазма как сплошная среда...... 251 15. 2. Идеальная магнитная гидродинамика...... 253 15. 3. Вмороженность магнитного поля...... 254 15. 4. Тензор напряжений магнитного поля...... 258 15. 5. Гидродинамика анизотропной плазмы...... 260 15. 6. Адиабаты Чу—Голдбергера—Лоу...... 262 Литература...... 263 Задачи...... 263 Лекция 16. Равновесие плазмы...... 264 16. 1. Равновесие изотропной плазмы...... 264 16. 2. Равновесие в пинчах...... 266 16. 3. Бессиловые конфигурации...... 269 16. 4. Равновесие в токамаке...... 271 16. 5. Равновесие анизотропной плазмы...... 274 16. 6. Плазма как диамагнетик...... 275 Литература...... 277 Задачи...... 277 Ответы и решения к задачам...... 278 Список литературы...... 373

Издательство: "БИНОМ. Лаборатория знаний" (2014)

ISBN: 9785996322985