ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ПЛАЗМЫ, ЧАСТЬ I
(3 курс, 5 семестр, 36 часов, экзамен)
Синицкий
Программа курса лекций
1. Общие сведения о плазме. Идеальность. Вырождение. Квазинейтральность. [1]-§§1.1,1.3; [2]-§§1-4; [3]-§§1.1-1.7; [4]-§57; [5]-гл. 1, §1.
2. Дебаевская экранировка. Энергия кулоновского взаимодействия частиц в плазме. [3]-§1.4; [5]-гл.1, §2; [16]-гл.1, §9.
3. Степень ионизации термодинамически равновесной плазмы. Формула Саха. [4]-§104; [5]-гл.2, §§5,9.
4. Кулоновские столкновения. Кулоновский логарифм. [1]-§1.4; [10]-§§1,2; [16]-гл.2, §10.1.
5. Релаксация импульса и энергии. Динамика установления равновесной функции распределения. Выравнивание электронной и ионной температур. Проводимость плазмы, убегание электронов. [1]-§1.4; [10]-§§18-20; [14]-§§6-12; [16]-гл.2, §10.1.
6. Элементарные процессы в плазме: ионизация электронами, тройная рекомбинация, фотоионизация, фоторекомбинация, перезарядка. Корональное равновесие. Формула Эльверта. [7]-гл.6, §§10,11,16,17; [8]-§§2,3,6,8,10; [16]-гл. 2, §7; гл. 3, §1, гл. 5, §§2,3,6.
7. Движение частиц в электрическом и магнитном полях. Дрейфовое приближение. Электрический, градиентный и центробежный дрейфы. Сохранение магнитного момента. [12]-§§1,2,3,10; [1]-§1.2; [5]-гл.3, §§1-5.
8. Адиабатические инварианты. Траектории частиц в пробкотроне. [1]-§2.3.
9. Кинетическое уравнение с самосогласованным полем. Интеграл столкновений (на примере плазмы с Z >>1). H-теорема. [5]-гл.6, §§1-4,6,7.
10. Моменты кинетического уравнения. Уравнения двухжидкостной гидродинамики. Приближение одножидкостной магнитной гидродинамики. [17]-§1.
11. Понятие о методе Чепмена-Энскога нахождения коэффициентов переноса. [17].
12. Перенос плазмы в магнитном поле. Коэффициенты диффузии, температуропроводности. Амбиполярная диффузия. Бомовский коэффициент диффузии. Эффект Холла. Обобщенный закон Ома. [9]-гл.3, §3.4; [17]-§3, [3]-гл.5.
13. Излучение из плазмы (тормозное, рекомбинационное, циклотронное). Пробег излучения. [1]-§1.8; [7]-гл.5, §§1-4, [8]-§§6,7; [9]-§§7,8.
14. Ядерные реакции синтеза. Кулоновский барьер. Критерий Лоусона. Зажигание термоядерной реакции. [9]-§§1.1,1.2; [11]-§§2,4.
ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ПЛАЗМЫ, ЧАСТЬ I
(3 курс, 5 семестр, 36 часов, зачет)
ассистент Сергей Викторович Мурахтин
1. Квазинейтральность плазмы, плоский зонд в плазме.
2. Формула Саха. Равновесные концентрации ионов примесей.
3. Быстрые заряженные частицы в плазме – времена замедления, рассеяния и торможения.
4. Убегающие электроны, поле Драйсера.
5. Ионизация и перезарядка атомов в плазме.
6. Гиромагнитный нагрев плазмы.
7. Классический пробкотрон: движение захваченных частиц, конус потерь, амбиполярный потенциал, адиабатические инварианты.
8. Время удержания плазмы в классическом пробкотроне и в газодинамической ловушке.
9. Движение заряженной частицы в поле прямого тока.
10. Траектории частиц в токамаке.
11. Моменты кинетического уравнения. Уравнение теплопереноса.
12. Кинетика простой плазмы (качественное рассмотрение).
13. Проводимость лоренцевской плазмы.
14. Излучение из плазмы.
ассистент Сергей Викторович Мурахтин
1. Плотность ионов в плазме как функция координаты х имеет вид ступеньки: она равна 
при х<x0, и 
при х>x0, причем 
. Найти распределение потенциала и плотности электронов, если электронная температура равна Т.
2. Водород плотностью 
нагрет до температуры 0.5 эВ. Для того, чтобы увеличить проводимость плазмы, в нее добавляют примесь калия. Какова должна быть доля примесных атомов, чтобы число свободных электронов увеличилось в два раза? Энергия ионизации калия равна 4.5 эВ.
3. Электрон, имевший на бесконечности скорость 
, налетает с прицельным параметром 
на другой электрон, первоначально неподвижный. Какую энергию 
приобретет второй электрон после столкновения? Найти среднюю энергию 
, переданную неподвижному электрону, если налетающий электрон с равной вероятностью может пролететь в кружке, соответствующем прицельным расстояниям в интервале 
.
4. Найти транспортное сечение рассеяния ультрарелятивистского электрона на неподвижном кулоновском центре.
5. Найти, за какое время протон с энергией 5кэВ совершит полный оборот вокруг Земли в ее магнитном поле. Рассмотреть случай, когда составляющая скорости вдоль магнитного поля равна нулю и протон стартует с силовой линии, максимальное удаление от центра Земли которой равно 20тыс. км. Принять, что поле Земли создается диполем расположенным в ее центре, дипольный момент которого равен 
.
6. Электрон с энергией 1 эВ влетает в магнитное поле прямого тока I=1 кА на расстоянии r=5 см от проводника. Найти направление и величину дрейфовой скорости электрона, если его питч-угол равен 600. На сколько изменится расстояние r, если ток в проводнике медленно увеличить в два раза?
7. В пробочное магнитное поле инжектируется пучок заряженных частиц, имеющих одинаковые значения энергии и питч-угла. По какому закону изменяется плотность заряженных частиц вдоль силовой линии 
, если известно, что они отражаются в точке, где 
, а их плотность в минимуме поля 
равна 
?
8. Вычислить проводимость лоренцевской плазмы, решив кинетическое уравнение по методу Чепмена-Энскога.
9. Вычислить, за какое время остынет термоядерная плазма с 
вследствие тормозного излучения электронов?
10. Найти время замедления термоядерных a-частиц в плазме с 
.
1. , Сагдеев плазмы для физиков. М.: Атомиздат, 1979.
2. , , Рухадзе электродинамики плазмы. М.: Высш. шк., 1978.
3. Введение в физику плазмы. М.: Мир, 1987.
4. , Лившиц физика, ч.1. М.: Наука,1976.
5. Франк-Каменецкий по физике плазмы. М.: Атомиздат, 1968.
6. Основы физики плазмы. М.: Мир, 1975.
7. , Райзер ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966.
8. Жданов процессы в высокотемпературной плазме. Препринт ИЯФ СО АН СССР №80-110, 1980.
9. Арцимович термоядерные реакции. М.: Физматгиз, 1961.
10. Трубников теории плазмы. Вып.1. М.: Атомиздат, 1963. С.98.
11. Лукьянов плазма и управляемый термоядерный синтез. М.: Наука, 1975.
12. Сивухин теории плазмы. Вып.1. М.: Атомиздат, 1963. С.7.
13. , Питаевский кинетика. М.: Наука, 1979.
14. Сивухин теории плазмы. Вып.4. М.: Атомиздат, 1964. С.81.
15. Кудрин физика плазмы. М.: Атомиздат, 1974.
16. Райзер газового разряда. М.: Наука, 1987.
17. Брагинский теории плазмы. Вып.1. М.: Атомиздат, 1963. С.183.
18. УФН. 1988. Т. 154, № 4, С. 565.
19. , Котельников по физике плазмы. Новосибирск: Изд-во НГУ, 1996.
