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等离子体在任意强度的直流电场中产生电流的过程

翁苏明 盛政明 张杰

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等离子体在任意强度的直流电场中产生电流的过程

翁苏明, 盛政明, 张杰

Generation of plasma current under arbitrary strong direct current electric field

Weng Su-Ming, Sheng Zheng-Ming, Zhang Jie
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出版历程
  • 收稿日期:  2008-07-31
  • 修回日期:  2008-09-23
  • 刊出日期:  2009-06-05

等离子体在任意强度的直流电场中产生电流的过程

  • 1. (1)中国科学院物理研究所,北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190; (2)中国科学院物理研究所,北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190;上海交通大学物理系,上海 200240
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10425416,10674175,60621063)和国家重点基础研究发展计划(批准号:2007CB815101,2007CB815105)资助的课题.

摘要: 通过Fokker-Planck模拟,研究了等离子体在任意强度的直流电场中产生电流的过程以及电子分布函数的演变过程.研究发现,不同强度的电场中等离子体的行为存在着明显的差别.在弱电场中,电流与电场满足Spitzer公式,且电流产生的响应时间约等于撤销电场后电流衰减的弛豫时间;在中等强度的电场中,电子分布函数呈现为静止Maxwell分布和漂移Maxwell分布之和,而且在中等强度或者强直流电场中弛豫时间也将远远大于响应时间.根据电子分布函数的演变规律,推导了一组类似于流体力学方程的公式,这组方程像Spitzer公式一样简便地描述了等离子体中电流与电场的关系,并且对电场强度没有限制.数值模拟显示这组方程比Spitzer公式更适用于等离子体的混合粒子模拟中.

English Abstract

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