Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ
Высокотемпературные сверхпроводники были открыты 18 лет назад, но по сей день остаются загадкой. Керамические материалы на основе оксида меди проводят электрический ток без потерь при намного более высокой температуре, чем обычные сверхпроводники, которая, впрочем, гораздо ниже комнатной. Далее...

дебаевский радиус экранирования

ДЕБАЕВСКИЙ РАДИУС ЭКРАНИРОВАНИЯ - характерный пространственный масштаб в плазме, электролитах или полупроводниках, на к-ром экранируется поле заряж. частицы за счёт накапливающегося вокруг неё облака зарядов противоположного знака. Д. р. э. впервые был введён в 1923 П. Дебаем (P. Debye) в развитой им теории сильных электролитов. С учётом экранировки электрич. потенциал 1119929-331.jpg, создаваемый вокруг заряж. частиц с зарядом Ze (е - заряд электрона, Z - атомный номер) на расстоянии r, определяется соотношением: 1119929-332.jpg где rD - Д. р.э.

Характерную величину Д. р. э. в плазме можно оценить след. образом. Полное разделение зарядов в равновесной плазме (в к-рой темп-ры T электронов и ионов равны) происходит, если потенц. энергия взаимодействия частиц 1119929-333.jpg по порядку величины равна тепловой энергии движения частицы kT/2 в направлении разделения 1119929-334.jpg . При смещении слоя электронов плотности п относительно ионов на величину r потенц. энергия взаимодействия 1119929-335.jpg. Приравнивая её тепловой энергии частицы, получим оценку величины расстояния r, на к-ром возможно разделение зарядов в равновесной плазме; это и есть Д. р. э. 1119929-336.jpg1119929-337.jpg. Величина Д. р. э. зависит от свойств среды: концентрации заряж. частиц, их массы, величины заряда и скорости. Д. р. э. мал по сравнению с пространственными размерами плазмы, и она в целом является квазинейтральной. Нарушение квазинейтральности возможно в слоях толщиной порядка Д. р. э. Такие слои возникают, напр., в пограничных областях при контакте плазмы с твёрдым телом. Отрицат. потенциал в таких слоях препятствует уходу электронов из объёма плазмы на поверхность твёрдого тела.

Если плазма неравновесна, то характерный масштаб области разделения зарядов может существенно превышать Д. р. э. Напр., в волнах пространственного заряда (см. Ленгмюровские волны) разделение зарядов происходит на размерах, сравнимых с длиной волны, к-рая может быть больше Д. р. э. В плазме с током возможно такое пространственное разделение зарядов (т. н. двойной электрический слой), характерный размер к-рого может достигать десятков Д. р. э.

Д. р. э.- макс. прицельный параметр, на к-ром происходит кулоновское взаимодействие при парных столкновениях заряж. частиц в плазме. T. к. вследствие дебаевской экранировки электрич. поле кулоновского взаимодействия на расстояниях убывает экспоненциально, то в тех случаях, когда заряж. частица имеет прицельный параметр больше rD, фактически никакого рассеяния при столкновениях заряж. частиц не происходит. На расстояниях, больших по сравнению с Д. р. э., взаимодействие носит коллективный характер, т. е. осуществляется через самосогласованные электрич. и магн. поля, создаваемые ансамблем заряж. частиц. Для того, чтобы такое взаимодействие было эффективным, необходимо, чтобы число частиц в дебаевской сфере (т. н. параметр идеальности 1119929-338.jpg ) было существенно больше единицы: g1119929-339.jpg1. Такую плазму называют идеальной. Если g1119929-340.jpg1, то в такой плазме ср. энергия кулоновского взаимодействия соседних заряж. частиц сравнима или даже больше их кинетич. энергии теплового движения. Ур-ние состояния такой плазмы весьма сложно (см. Неидеальная плазма).

В полупроводниках 1119929-341.jpg пропорционален ср. энергии тепловых колебаний решётки и обратно пропорционален плотности носителей тока, к-рая увеличивается при возрастании темп-ры.

Лит.: Франк-Каменецкий Д. А., Лекции по физике плазмы, 2 изд., M., 1968; Спитцер Л., Физика полностью ионизованного газа, [пер. с англ.], M., 1965; Кроля H., Трайвелпис А., Основы физики плазмы, пер. с англ., M., 1975; Арцимович Л. А., Сагдеев P. 3., Физика плазмы для физиков, M., 1979.

В. Д. Шапиро, В. И. Шевченко.

  Предметный указатель