Спитцер сопротивление (или плазмы сопротивление ) представляет собой выражение , описывающее электрическое сопротивление в плазме , которая впервые была сформулирована Lyman Spitzer в 1950 году [1] [2] Спитцер удельное сопротивление плазмы уменьшается пропорционально температуре электронов , как.
Обратное сопротивление Спитцера называется проводимостью Спитцера .
Формулировка
Реститивность Спитцера - это классическая модель электросопротивления, основанная на электрон-ионных столкновениях, и она обычно используется в физике плазмы. [3] [4] [5] [6] [7] Поперечное сопротивление Спитцера определяется по формуле:
и параллельное удельное сопротивление Спитцера:
где - ионизация ядер, - заряд электрона, - масса электрона, является кулоновский логарифм , - электрическая проницаемость свободного пространства, - постоянная Больцмана , а- температура электронов в градусах Кельвина . Два сопротивления соответствуют току, перпендикулярному и параллельному сильному магнитному полю (частота столкновений мала по сравнению с гирочастотой). В безмагниченном случае удельное сопротивление равно.
В единицах СГС это выражение имеет следующий вид:
Для произвольных ,
где
- .
Несогласие с наблюдением
Измерения в лабораторных экспериментах и компьютерное моделирование показали, что при определенных условиях удельное сопротивление плазмы имеет тенденцию быть намного выше, чем удельное сопротивление Спитцера. [8] [9] [10] Этот эффект иногда называют аномальным сопротивлением или неоклассическим сопротивлением. [11] Это наблюдалось в космосе, и постулировали, что эффекты аномального сопротивления связаны с ускорением частиц во время магнитного пересоединения . [12] [13] [14] Существуют различные теории и модели, которые пытаются описать аномальное сопротивление, и их часто сравнивают с сопротивлением Спитцера. [9] [15] [16] [17]
Рекомендации
- ^ Коэн, Роберт С .; Спитцер младший, Лайман; McR. Рутли, Пол (октябрь 1950 г.). «Электропроводность ионизированного газа» (PDF) . Физический обзор . 80 (2): 230–238. Bibcode : 1950PhRv ... 80..230C . DOI : 10.1103 / PhysRev.80.230 .
- ^ Спитцер младший, Лайман; Хэрм, Ричард (март 1953 г.). «Явления переноса в полностью ионизованном газе» (PDF) . Физический обзор . 89 (5): 977–981. Bibcode : 1953PhRv ... 89..977S . DOI : 10.1103 / PhysRev.89.977 .
- ^ Н. А. Кролл и AW Трайвелписа, Основы физики плазмы, СанФранциско Press, Inc., 1986
- ^ Тринчук, Федор, Ямада, М., Джи, Х., Кульсруд, Р.М., Картер, Т.А. (2003). «Измерение поперечного сопротивления Спитцера при столкновительном магнитном пересоединении» . Физика плазмы . 10 (1): 319–322. Bibcode : 2003PhPl ... 10..319T . DOI : 10.1063 / 1.1528612 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Курицын, А., Ямада, М., Герхард, С., Джи, Х., Кульсруд, Р., Рен, Ю. (2006). «Измерения параллельного и поперечного сопротивлений Спитцера при столкновительном магнитном пересоединении». Физика плазмы . 13 (5): 055703. Bibcode : 2006PhPl ... 13e5703K . DOI : 10.1063 / 1.2179416 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Дэвис, младший (2003). «Генерация электрического и магнитного полей и нагрев мишени быстрыми электронами, генерируемыми лазером». Physical Review E . 68 (5): 056404. Bibcode : 2003PhRvE..68e6404D . DOI : 10.1103 / physreve.68.056404 . PMID 14682891 .
- ^ Форест, CB, Купфер, К., Люс, Т.С., Политцер, Пенсильвания, Лао, Л.Л., Уэйд, М.Р., Уайт, Д.Г., Вроблевски, Д. (1994). «Определение безиндуктивного профиля тока в плазме токамаков» . Письма с физическим обзором . 73 (18): 2444–2447. Bibcode : 1994PhRvL..73.2444F . DOI : 10.1103 / physrevlett.73.2444 . PMID 10057061 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Kaye, SM; Левинтон, FM; Hatcher, R .; Kaita, R .; Kessel, C .; LeBlanc, B .; МакКьюн, округ Колумбия; Пол, С. (1992). «Спитцер или неоклассическое удельное сопротивление: сравнение измеренных и модельных профилей полоидального поля на PBX ‐ M» . Физика жидкостей B: Физика плазмы . 4 (3): 651–658. DOI : 10.1063 / 1.860263 . ISSN 0899-8221 .
- ^ а б Gekelman, W .; DeHaas, T .; Прибыл, П .; Vincena, S .; Компернолле, Б. Ван; Sydora, R .; Трипати, СКП (2018). «Закон нелокального Ома, сопротивление плазмы и повторное соединение во время столкновений магнитных канатов» . Астрофизический журнал . 853 (1): 33. DOI : 10,3847 / 1538-4357 / aa9fec . ISSN 1538-4357 . Ости 1542014 .
- ^ Kruer, WL; Доусон, Дж. М. (1972). «Аномальное высокочастотное сопротивление плазмы» . Физика жидкостей . 15 (3): 446. DOI : 10,1063 / 1,1693927 .
- ^ Coppi, B .; Маццукато, Э. (1971). «Аномальное сопротивление плазмы при низких электрических полях» . Физика жидкостей . 14 (1): 134–149. DOI : 10.1063 / 1.1693264 . ISSN 0031-9171 .
- ^ Пападопулос К. (1977). «Обзор аномального сопротивления ионосферы» . Обзоры геофизики . 15 (1): 113–127. DOI : 10,1029 / RG015i001p00113 . ISSN 1944-9208 .
- ^ Huba, JD; Gladd, NT; Пападопулос К. (1977). «Нижнегибридно-дрейфовая неустойчивость как источник аномального сопротивления для пересоединения силовых линий магнитного поля» . Письма о геофизических исследованиях . 4 (3): 125–128. DOI : 10.1029 / GL004i003p00125 . ISSN 1944-8007 .
- ^ Дрейк, JF; Swisdak, M .; Cattell, C .; Шай, Массачусетс; Роджерс, Б.Н.; Цайлер, А. (2003). «Формирование электронных дырок и возбуждение частиц во время магнитного пересоединения» . Наука . 299 (5608): 873–877. DOI : 10.1126 / science.1080333 . ISSN 0036-8075 . PMID 12574625 .
- ^ Юн, Питер Х .; Луи, Энтони TY (2006). «Квазилинейная теория аномального сопротивления» . Журнал геофизических исследований: космическая физика . 111 (А2). DOI : 10.1029 / 2005JA011482 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Мураяма, Ёсимаса (29 августа 2001 г.). «Приложение G: Расчет проводимости на основе формулы Кубо». Мезоскопические системы: основы и приложения (1-е изд.). Вайли. DOI : 10.1002 / 9783527618026 . ISBN 978-3-527-29376-6.
- ^ DeGroot, JS; Barnes, C .; Уолстед, AE; Бунеман, О. (1977). «Локализованные структуры и аномальное сопротивление постоянному току» . Письма с физическим обзором . 38 (22): 1283–1286. DOI : 10.1103 / PhysRevLett.38.1283 .