Rezystywność Spitzera

Rezystywność Spitzera ( lub rezystywność plazmy ) jest wyrażeniem opisującym opór elektryczny w plazmie , które po raz pierwszy zostało sformułowane przez Lymana Spitzera w 1950 r. Oporność Spitzera plazmy maleje proporcjonalnie do temperatury elektronu jako ${ \displaystyle T_{e}^{-3/2}}$ .

$jest$ rezystywności Spitzera znana jako przewodność Spitzera ${\ Displaystyle \ sigma _ {\ rm {$ .

Sformułowanie

Rezystywność Spitzera jest klasycznym modelem rezystywności elektrycznej opartym na zderzeniach elektron-jon i jest powszechnie stosowana w fizyce plazmy. Rezystywność Spitzera jest określona wzorem:

${\ Displaystyle \ eta _ {\ rm {Sp}} = { \frac {4{\sqrt {2\pi}}}{3}}{\frac {Ze^{2}m_{e}^{1/2}\ln \Lambda }{\left(4\pi \ varepsilon _{0}\right)^{2}\left(k_{\text{B}}T_{e}\right)^{3/2}}},}$

gdzie $to$ jonizacja jąder, to ładunek elektronu, to masa elektronu, $displaystyle e$${$$displaystyle e}$ masa elektronu, jest $jest$ kulombowskim , elektryczną wolnej przestrzeni , $jest$ Boltzmanna i ${\ Displaystyle T_ {e}}$ to temperatura elektronów w kelwinach .

W jednostkach CGS wyrażenie wyraża się wzorem:

${\ Displaystyle \ eta _ {\ rm {Sp}} = {\ Frac {4 {\ sqrt {2 \ pi}}} {3}} {\ Frac {Ze ^ {2} m_ {e} ^ {1/ 2}\ln \Lambda }{\left(k_{\text{B}}T_{e}\right)^{3/2}}}.}$

To sformułowanie zakłada rozkład Maxwella, a predykcja jest dokładniej określona przez

${\ Displaystyle \ eta _ {\ rm {Sp}} ^ {\ pierwsza} = \ eta _ {\ rm {Sp}} F (Z),}$

gdzie współczynnik i klasyczne przybliżenie (tj $Displaystyle$ bez efektów neoklasycznych) zależności to: $F (1) \ około 1/1,96}$

${\ Displaystyle F (Z) \ około {\ Frac {1 + 1,198 Z + 0,222 Z ^ {2}} {1 + 2,966 Z+0,753Z^{2}}}}$ .

W obecności silnego pola magnetycznego (szybkość kolizji jest niewielka w porównaniu z częstotliwością żyroskopową) istnieją dwie rezystywności odpowiadające prądowi prostopadłemu i równoległemu do pola magnetycznego. Poprzeczny opór Spitzera jest określony ${$$\displaystyle F(Z)}$$utrzymuje$ współczynnik .

$_$ nienamagnesowanej _

Nieporozumienia z obserwacją

Zobacz także: Ponowne połączenie magnetyczne § Anomalna rezystywność i dyfuzja Bohma

Pomiary w eksperymentach laboratoryjnych i symulacjach komputerowych wykazały, że w pewnych warunkach rezystywność plazmy jest znacznie wyższa niż rezystywność Spitzera. Efekt ten jest czasami nazywany anomalną rezystywnością lub neoklasyczną rezystywnością. Zaobserwowano to w kosmosie i postulowano, że efekty anomalnej rezystywności są związane z przyspieszeniem cząstek podczas ponownego połączenia magnetycznego . Istnieją różne teorie i modele, które próbują opisać anomalną rezystywność i często porównuje się je z rezystywnością Spitzera.