Плазмен потенциал и квазинеутралност [редактиране]



Светкавиците са пример за плазма в природата. Обикновено достигат 30 000 A и до 100 милиона волта, излъчват светлина, радиовълни, рентгенови лъчи и дори гама лъчи. Температурата на плазмата в светкавицата може да достигне до 28 000 К, а плътността на електроните може да надвиши 1024/m3.
Плазмата е много добър проводник и поради тази причина електрическите потенциали играят важна роля. Плазмен потенциал се нарича усреднената стойност на електрическия потенциал в дадена точка от обема на плазмата. В най-общия случай, ако в плазмата се внесе някакво тяло, потенциалът му ще бъде по-нисък от плазмения потенциал (поради възникването на т.нар. „слой на Дебай“); този потенциал се нарича плаващ потенциал. Поради добрата си електрическа проводимост плазмата се стреми да екранира всички електрически полета. В резултат на това се наблюдава явлението квазинеутралност, т.е. плътността на отрицателните заряди е приблизително равна на плътността на положителните заряди, ако се вземе достатъчно голям обем (ne = <Z>ni). Поради добрата проводимост на плазмата е невъзможно разделянето на положителните от отрицателните заряди на разстояния, по-големи от дължината на Дебай и за време, по-голямо от периода на плазмените колебания.
Пример за не-квазинеутрална плазма е сноп електрони (например електронният лъч в електронен микроскоп). Плътността на не-квазинеутралната плазма трябва да е много ниска, в противен случай тя бързо се разпада под действие на кулоновото отблъскване.
В случая на квазинеутрална плазма големината на потенциалите и електрическите полета в плазмата може да се определи на базата на предположението, че е изпълнено условието на Болцман:
.
Оттук с диференциране може да се определи електрическото поле: