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双极扩散

/ambipolar diffusion/
条目作者胡希伟

胡希伟

最后更新 2022-01-20
浏览 248
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一种等离子体扩散效应。

英文名称
ambipolar diffusion
所属学科
物理学

等离子体中的带电粒子可以因为粒子密度梯度、温度梯度而发生扩散运动,即粒子从高密度、高温度的地方向低密度、低温度的地方移动,形成定向的粒子流。但带负电荷粒子(电子和负离子)与带正电荷粒子(正离子)的扩散速度是不同的,这使得正负电荷在空间出现了分离。根据泊松方程会产生一个内部自生电场,即双极电场。双极电场的大小和方向由两种粒子的梯度和扩散系数来决定。双极电场会进一步影响带电粒子的运动:它将加速扩散得比较慢的粒子(如在非磁化等离子体中一般是质量大的离子,而在垂直磁场方向则是质量小、因而回旋半径小的电子),而拖慢扩散得比较快的粒子(和前面情况相反的粒子)。这样带电粒子的总运动就不但受到密度、温度梯度的影响(物理上称为扩散),也受到自生双极电场的影响(物理上称为迁移)。在上述扩散和迁移两种因素共同作用下,所有带电粒子将以相同的速度运动,称为双极扩散。如果仍把它看成是由于梯度而产生的扩散运动,则其双极扩散系数将接近扩散得较慢的粒子的扩散系数。如在由电子和一种正离子组成的非磁化等离子体中,当电子和离子的密度梯度与温度都相同时,双极扩散系数将是离子扩散系数的两倍。

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