Амбіполярна дифузія
Амбіполярна дифузія — одночасна дифузія різнойменних заряджених частинок у квазінейтральному середовищі. Зокрема така дифузія характерна для плазми, в якій одночасно рухаються електрони та йони. Попри те, що частинки різного заряду мають різні коефіцієнти дифузії, кулонівська взаємодія між ними призводить до того, що дифузія швидких частинок сповільнюється, а дифузія важких прискорюється. В умовах, коли зберігається квазінейтральність, загальний коефіцієнт дифузії має проміжне значення.
При амбіполярній дифузії виникає електричне поле, пропорційне градієнту концентрації частинок.
Теорія[ред. | ред. код]
Найпростіше розглянути амбіполярну дифузію для двокомпонентної плазми без магнітного поля. Струми електронів та йонів задаються формулами:
де та - електронний та йонний струм, відповідно, та - концентрації електронів та йонів, та - рухливості, та - коефіцієнти дифузії.
В умовах квазінейтральності концентрації електронів та йонів рівні: , а сумарний електричний струм дорівнює нулю. Тоді,
- ,
а сумарний коефіцієнт дифузії
- .
Рухливість електронів зазвичай набагато більша від рухливості йонів, тому наближено
- .
Використовуючи співвідношення Ейнштейна, коефіцієнт амбіполярної дифузії матиме вигляд:
- ,
де та - температури йонної та електронної компонент плазми, відповідно. У разі коли ці температури однакові, коефіцієнт амбіполярної дифузії удвічі більший від коефіцієнта дифузії іонів.
Ця стаття не містить посилань на джерела. (червень 2016) |
Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |