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德拜长度

德拜长度,也叫德拜半径,是描述等离子体中电荷的作用尺度的典型长度,是等离子体的重要参量,常用λD表示。德拜长度首先是由荷兰物理学家彼得·德拜提出的,反映了等离子体中一个重要的特性——电荷屏蔽效应。当所讨论的尺度大于德拜长度时,可以将等离子体看作是整体电中性的,反之,则是带有电荷的。德拜长度的概念对等离子体物理电解质胶体有重要意义。

德拜长度定义为:

当等离子体中只存在电子和离子时,设电子、离子的平均数密度为,在r=0处放一个电荷量为q的检验电荷,所产生的势为。由于电子在这个势场中的分布遵循玻尔兹曼分布,空间的电荷密度,由于,则有泊松方程

方程的解为

因此德拜长度可以视为库仑势衰减的特征长度。

典型值

在空间等离子体中,电子密度相对较低,德拜长度可以达到宏观的量级,如磁层,太阳风,星际介质,星系际介质(见下表):

等离子体 密度
ne(m-3)
电子温度
T(K)
磁场
B(T)
Debye 长度
λD(m)
气体放电 1016 104 -- 10−4
托卡马克 1020 108 10 10−4
电离层 1012 103 10−5 10−3
磁层 107 107 10−8 102
日核 1032 107 -- 10−11
太阳风 106 105 10−9 10
星际介质 105 104 10−10 10
星系际介质 1 106 -- 105
来源: Chapter 19: The Particle Kinetics of Plasma

德拜长度, 也叫德拜半径, 是描述等离子体中电荷的作用尺度的典型长度, 是等离子体的重要参量, 常用λd表示, 首先是由荷兰物理学家彼得, 德拜提出的, 反映了等离子体中一个重要的特性, 电荷屏蔽效应, 当所讨论的尺度大于时, 可以将等离子体看作是整体电中性的, 反之, 则是带有电荷的, 的概念对等离子体物理, 电解质, 胶体有重要意义, 定义为, displaystyle, lambda, sqrt, frac, epsilon, approx, sqrt, frac, mathrm, quad, mathrm,. 德拜长度 也叫德拜半径 是描述等离子体中电荷的作用尺度的典型长度 是等离子体的重要参量 常用lD表示 德拜长度首先是由荷兰物理学家彼得 德拜提出的 反映了等离子体中一个重要的特性 电荷屏蔽效应 当所讨论的尺度大于德拜长度时 可以将等离子体看作是整体电中性的 反之 则是带有电荷的 德拜长度的概念对等离子体物理 电解质 胶体有重要意义 德拜长度定义为 l D ϵ 0 k B T n 0 e 2 69 T K n 0 m 3 m displaystyle lambda D sqrt frac epsilon 0 k B T n 0 e 2 approx 69 sqrt frac T K n 0 mathrm m 3 quad mathrm m 当等离子体中只存在电子和离子时 设电子 离子的平均数密度为n 0 displaystyle n 0 在r 0处放一个电荷量为q的检验电荷 所产生的势为f displaystyle varphi 由于电子在这个势场中的分布遵循玻尔兹曼分布n e n 0 exp e f k B T displaystyle n e n 0 exp e varphi k B T 空间的电荷密度r e e n 0 e f k B T q d r displaystyle rho e approx en 0 e varphi k B T q delta r 由于 2 f 4 p r e displaystyle nabla 2 varphi 4 pi rho e 则有泊松方程 2 f 1 l D 2 f 4 p q d r displaystyle nabla 2 varphi frac 1 lambda D 2 varphi 4 pi q delta r 方程的解为 f q r exp r l D displaystyle varphi frac q r exp r lambda D 因此德拜长度可以视为库仑势衰减的特征长度 典型值 编辑在空间等离子体中 电子密度相对较低 德拜长度可以达到宏观的量级 如磁层 太阳风 星际介质 星系际介质 见下表 等离子体 密度ne m 3 电子温度 T K 磁场B T Debye 长度lD m 气体放电 1016 104 10 4托卡马克 1020 108 10 10 4电离层 1012 103 10 5 10 3磁层 107 107 10 8 102日核 1032 107 10 11太阳风 106 105 10 9 10星际介质 105 104 10 10 10星系际介质 1 106 105来源 Chapter 19 The Particle Kinetics of Plasmahttps web archive org web 20080628040300 http www pma caltech edu Courses ph136 yr2002 取自 https zh wikipedia org w index php title 德拜长度 amp oldid 64883691, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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