аномальное сопротивление

АНОМАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ плазмы - сопротивление, связанное с развитием разл. токовых неустойчивостей и возникающее, когда плотность тока в плазме превышает нек-рую критич. величину. А. с. плазмы связано только с гибридными электрон-ионными неустойчивостями и по величине существенно превышает обычное классич. сопротивление за счёт парных электрон-ионных соударений. Критич. плотность тока j, при к-рой возникает А. с., обычно выражают через пороговое значение дрейфовой скорости электронов (e- заряд электрона, п - их плотность).

Наличие дрейфовой скорости у электронов означает, что электронное распределение по скоростям сдвинуто на величину относительно ионного, что и приводит к неустойчивости. Вследствие этой неустойчивости электроны, кроме потери импульса при парных столкновениях, теряют его и при излучении колебаний (волн). Эти колебания поглощаются ионами и передают им свой импульс. Т. о., так же как и при парных столкновениях, происходит передача импульса от электронов к ионам, однако в данном случае она имеет коллективную природу, т. к. осуществляется посредством возбуждаемых при неустойчивости колебаний и волн. Иногда значение дрейфовой скорости, при к-рой возникают неустойчивость и А. с., чрезвычайно мало. Напр., в плазме без магн. поля миним. значение скорости u_d, при к-рой возникает ионно-звуковая неустойчивость (см. Неустойчивости плазмы), существенно меньше тепловой скорости электронов и фактически совпадает со скоростью ионного звука в плазме = (Т_е - темп-pa электронов, М - масса ионов). Ионно-звуковая неустойчивость представляет собой раскачку продольных эл--статич. колебаний в плазме с "горячими" электронами и "холодными" ионами). При приближении к тепловой скорости электронов ионно-звуковая неустойчивость плавно переходит в неустойчивость Бунемана.

В плазме, помещённой в магн. поле, возможны токовые неустойчивости с очень низким порогом, значительно меньшим тепловой скорости ионов. Эти неустойчивости возникают, когда ток течёт поперёк магн. поля (неустойчивость Драммонда-Розенблюта, неустойчивость нижнегибридных колебаний).

Осн. проблемой в теории А. с. является установление связи между линейной теорией токовых неустойчивостей и их разл. нелинейными характеристиками. Наиб. употребительной нелинейной характеристикой токовых неустойчивостей является эфф. частота рассеяния электронов колебаниями при нелинейном насыщении роста неустойчивости. Для ионно-звуковой неустойчивости, к-рая играет центральную роль в теории А. с., , где- плазменная электронная частота, -тепловая скорость электронов, т. -масса электронов. Величина аномальной проводимости связана с обычной ф-лой электропроводности плазмы.

Осн. трудности в теории А. с. связаны с тем, что вследствие квазилинейной деформации функций распределения электронов и ионов величины уже не имеют своего обычного смысла. При исследовании деформации ионного распределения весьма эффективным оказывается использование т. н. двухтемпера-турного приближения, т. е. разбиения ионов на две группы - "холодные" ионы, не меняющие своего распределения по скоростям, и "хвост" ионной ф-ции распределения, ускоряемый за счёт взаимодействия с колебаниями. Характерные скорости таких ионов , и доля их в ионном распределении пропорциональна .

Они создают столь эфф. затухание ионно-звуковых колебаний, что при небольших напряжённостях электрич. поля дрейфовая скорость u_d электронов не превышает пороговой скорости ионно-звуковой неустойчивости, к-рая в этих условиях составляет величину. Такая ситуация имеет место при наличии хотя бы слабого магн. поля, перпендикулярного току, когда за счёт ларморовского вращения происходит перемешивание электронов. Если же магн. поле параллельно току или вообще отсутствует, то перемешивания не происходит и появляются "убегающие" электроны, ускоряемые электрич. полем. Точное решение задачи о динамике распределения "убегающих" электронов не получено.

Наиб. обоснованным представляется предположение, согласно к-рому увеличивается со временем число электронов, вовлекаемых в режим убегания, их дрейфовая и тепловая скорости при больших временах линейно растут, а отношение скоростей приближается к единице. Др. возможность ускорения электронов связана с образованием двойных электрических слоев. Количественная теория А. с. базируется гл. обр. на приближённых оценках и точных решениях нек-рых идеализированных задач.

Лит.: Галеев А. А., Сагдеев Р. 3., Нелинейная теория плазмы, в сб.:. Вопросы теории плазмы, в. 7, М., 1973; Кадомцев Б. В., Коллективные явления в плазме, М., 1976; Арцимович Л. А., Сагдеев Р. 3., Физика плазмы для физиков, М., 1979. В.Д. Шапиро, В.И. Шевченко.

   <<      Предметный указатель      >>