等离子体物理学

等离子体物理学解释了有助于理解等离子体的各种物理概念。真空中的放电现象是在18世纪注意到的，但在此之后的一刻被人们遗忘了。1835年左右，迈克尔·法拉第（Michael Faraday）再次关注真空放电，密切观察放电管中稳定实现该现象的现象，发现了一种名为法拉第暗部以及辉光和正极柱的结构。自那以后，威廉·克鲁克斯（William Crooks）等人极大地发展了真空放电研究，并为建立现代物理学做出了贡献，包括对电子发现的贡献。

由放电产生的等离子体本身的研究始于1920年代的Irving Langmuir。大约从1922年10年朗缪尔，研究了在气体中的放电现象，在此期间，朗缪尔探针建立装置，用于测量血浆的发展的基本量（密度，温度），等离子体振荡它们来发现通过阐明机理等伟大成果，成立了所谓的等离子体物理学。1928年，首次将放电产生的电离气体命名为“等离子”。

对于等离子物理学的发展，Burasofu等式成立（Vlasov方程）是很重要的。布拉索夫在1945年证明，在带电粒子之间的碰撞在等离子振荡等现象中可忽略不计，并将动力学方程式（无碰撞玻耳兹曼方程式）与碰撞项设置为0和电磁场的麦克斯韦方程式结合起来。该方程描述在系统中的等离子体振荡。该方程组称为Brasov方程，被广泛用作最适合等离子体特性的方程。

1946年，Lev Landau改进了Brasov的处理方式，并设计了一种使用Laplace变换求解Brasov方程的方法。结果表明，在等离子体振荡中存在一种称为朗道阻尼的现象。这种Landau方法已成为当今等离子理论的最基本方法。

自1950年代以来，等离子体的研究已xxx加速。驱动力是热核聚变作为一种能源的研究和空间物理学的进展。热核聚变的研究始于1950年代初期，并与全球合作进行，最近，热核聚变需要的条件（温度为1亿℃，颗粒密度为 10 ²⁰ m ^-3）已经产生了满足上述要求的聚变等离子体，并且已经实现了科学验证。然后，在2005年，出于工程演示的目的，决定在法国建造国际热核实验反应堆（ITER），以表明下一阶段的“融合反应堆作为系统”是可行的。 。

另一方面，在空间物理学中，随着火箭和人造卫星的探索的进展，已经知道等离子体在地球外空间中起着极其重要的作用，而磁流体动力学描述了等离子体的宏观行为。开发并取得了很好的成果，例如阐明了地球磁层的结构。

1970年，空间等离子体的研究员汉尼斯·阿尔文是“ 电磁流体动力学基础研究的，施加到等离子体物理学”，由诺贝尔物理学奖被授予。

另外，等离子体已经通过包括等离子体显示的许多应用与日常生活紧密相关。

由于等离子体是一组带电粒子和电磁场交织在一起的系统，因此有必要使用描述带电粒子运动的方程式和描述电磁场的麦克斯韦方程式的组合。其中，麦克斯韦方程精确地描述了电磁场，但是没有方程能够精确描述带电粒子组的运动，因此根据情况使用以下近似方程。

由于等离子体是导电流体，因此我们可以首先使用磁流体动力学（MHD）方程系统。特别是，将主要由MHD进行复杂几何配位的研究，例如通过圆环约束等离子体。诸如血浆的压力和张力以及流体与磁力线之间的冻结之类的概念非常有用。

此外，作为独立的流体的离子和电子，等离子体相信离子流体和电子流体的混合物，组装流体动力学方程的每个，在离子和电子的相互作用的角度讨论了谈判2流体模型也非常有用。据此，可以根据离子和电子的特性分别考虑离子和电子的行为，并且可以进行比MHD更详细的分析。

在双流体模型中，使用离子和电子之间的质量非常不同的方法，将两个方程式结合起来，“动力学方程式”控制等离子体流体的运动，“广义欧姆”控制电流行为。可以以联立方程的形式进行组织。该方程组对于血浆分析本身非常有用，但是通过引入一些众所周知的近似，可以再次获得MHD的方程组，并且可以阐明MHD中包含的近似的含义。有用的。

构成等离子体流体描述局部颗粒热平衡已被假定为在快速现象的现实时间刻度比松弛过程导致平衡与等离子体，即，从局部热平衡的大离速率分布函数的麦克斯韦分布从在许多现象中，偏差至关重要。因此，描述速度分布函数变化的动力学方程式与麦克斯韦方程式结合使用。

通常，为每个离子和电子建立运动方程，并将其与麦克斯韦方程组联系起来，但是根据现象，根据问题的特征，通常使用简化得多的模型。例如，在等离子体振荡中，离子不能跟随快速的时间变化，因此它们被视为形成背景的均匀电荷分布，并且仅电子由动力学方程处理。

由于等离子体是弱耦合粒子系统，因此Brasov方程是无碰撞的Boltzmann方程和Maxwell方程的组合，动力学方程的碰撞项设置为0，是描述等离子体的最合适方程。为了合并粒子间碰撞的影响，我们根据问题使用了具有各种近似碰撞项的动力学方程，从简单的松弛型碰撞项到详尽的玻耳兹曼方程。在等离子体中，通过利用粒子之间的分子间力近似的几个碰撞项就是库仑力，因此我们打算分别描述它们。