Theoretical Fundamentals of Plasma Physics - NEVF169

• Title: Teoretické základy fyziky plazmatu
• Guaranteed by: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2021
• Semester: summer
• E-Credits: 5
• Hours per week, examination: summer s.:3/1, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech, English
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.; prof. RNDr. Juraj Glosík, DrSc.

Annotation

Last update: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (24.01.2018)

Definice plazmatu a základní fyzikální charakteristiky plazmatu. Interakce částic plazmatu a kolektivní chování. Coulombovský rozptyl. Pohyb nabitých částic v elektromagnetických polích. Kinetická teorie plazmatu, fázový prostor, Liouvillův teorém a Gibbsův H-teorém. Boltzmannova integrodiferenciální rovnice a Maxwellovy transportní rovnice. Základy magnetohydrodynamiky. Obecné řešení Boltzmannovy rovnice. Stacionární a nestacionární stav. Ubíhající elektrony.

Literature

Last update: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (26.01.2018)

Kracík J., Tobiáš J.: Fyzika plazmatu, Academia, Praha 1966.

Chen F. F.: Úvod do fyziky plazmatu, Academia, Praha 1984.

Bittencourt, J. A.: Fundamentals of plasma physics, Springer, 2004.

Kracík, J., Šesták, B., Aubrecht, L.: Základy klasické a kvantové fyziky plazmatu, Academia, Praha 1974.

Kulhánek, P.: Úvod do teorie plazmatu, AGA, Praha 2017.

Syllabus

Last update: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (24.01.2018)

Obecné vlastnosti plazmatu:
Definice plazmatu. Základní fyzikální charakteristiky plazmatu. Výskyt plazmatu v přírodě. Produkce plazmatu, jeho technologické aplikace a výzkum.

Plazma v prvním přiblížení:
Interakce částic plazmatu. Makroskopická neutralita. Kolektivní chování a Debyeovo stínění. Potenciál plazmatu. Srážky nabitých částic, srážkové průřezy. Plazmová frekvence. Coulombovský rozptyl, coulombovský logaritmus. Ideální a neideální plazma, slabě a silně vázané plazma.

Pohyb nabitých částic ve vnějších elektromagnetických polích:
Homogenní elektrické a magnetické pole. Nehomogenní magnetické pole, magnetické zrcadlo. Magnetické nádoby a udržení plazmatu. Tokamak. Časově proměnné elektrické a magnetické pole.

Základy kinetické teorie plynu:
Kinetický popis plynu, ideální plyn. Kinetický výklad tlaku plynu, tlak a koncentrace, stavová rovnice ideálního plynu. Maxwell-Boltzmanovo rozdělení rychlostí. Vzájemné srážky molekul, srážková frekvence, střední volná dráha. Proudění plynu.

Kinetická teorie plazmatu:
Kinetický popis, fázový prostor, rozdělovací funkce. Liouvillův teorém. Gibbsův H-teorém. Rovnice BBGKY. Boltzmannova integrodiferenciální rovnice. Odvození Boltzmannovy rovnice. Boltzmanův H-teorém. Srážkový člen. Maxwellovy transportní rovnice. Transportní rovnice pro plazma, Ohmův zákon, Fickův zákon. Srovnání kinetické teorie plynu a kinetické teorie plazmatu, analogie a rozdíly.

Obecné řešení Boltzmannovy rovnice:
Zákony zachování. Úprava zákonů zachování. Rychlostní rozdělení částic. Vlastnosti Maxwelovy-Boltzmannovy rozdělovací funkce. Fokkerova-Planckova rovnice. Stacionární a nestacionární stav. Ubíhající elektrony.

Základy magnetohydrodynamiky.
Popis plazmatu jako směsi tekutin, magnetohydrodynamika, základní rovnice. Vodivost plazmatu, zobecněný Ohmův zákon.