Debyeva duljina

Debyeva duljina ili Debyev polumjer je doseg električnog polja nekog naboja u plazmi. U plazmi je broj elektrona i iona jednak, tako da je ona električki neutralna. Ako u nju unesemo točkasti pozitivni naboj, on će privlačiti okolne elektrone i odbijati pozitivne ione. Stvara se oblak naboja koji nazivamo Debyev oblak (prema nizozemskom fizičaru Peteru Debyeu). Uneseni naboj je elektrostatički zasjenjen i njegovo polje izvan oblaka isčezava.

Plazma kod automobilskih svjećica

Ako polako povećavamo temperaturu plazme, povećavamo i prosječnu brzinu čestica. Nasumično gibanje elektrona, duboko u oblaku, neće biti dovoljno da ga odvoji od unesenog naboja. Ali pri rubu oblaka je električno polje zbog zasjenjenja mnogo manje i kinetička energija može prevladati elektrostatski potencijal. Elektron tada bježi iz oblaka.

Debyeva duljina igra važnu ulogu u fizici plazme, kod elektrolita (otopina ili talina, koja je električki vodljiva zbog gibanja slobodnih iona) i koloidnih sustava. Općenito, Debyeva duljina - λD se može računati kao:

gdje je: εr – relativna dielektrična konstanta, ε0 - dielektrična konstanta vakuuma, kBBoltzmannova konstanta, T – termodinamička temperatura, N – broj različitih električki nabijenih čestica, n - gustoća nabijenih čestica, q – točkasti naboj.[1][2][3][4][5]

Karakteristične vrijednostiUredi

Kod plazmi u svemiru, gdje je gustoća elektrona jako mala, Debyeva duljina može dostići makroskopske vrijednosti, kao što su magnetosfera, Sunčev vjetar, međuzvjezdana materija i međugalaktička materija.[6]

PlazmaGustoća
ne(m-3)
Temperatura elektrona
T(K)
Magnetsko polje
B(T)
Debyeva duljina
λD(m)
Sunčeva jezgra1032107--10−11
Tokamak10201081010−4
Tinjalica (tinjav izboj)1016104--10−4
Ionosfera101210310−510−3
Magnetosfera10710710−8102
Sunčev vjetar10610510−910
Međuzvjezdana materija10510410−1010
Međugalaktička materija1106--105

Debyeva duljina u plazmiUredi

Kod plazme prostor se može smatrati kao vakuum, pa je εr = 1, a Debyeva duljina

 

gdje je: λD – Debyeva duljina, ε0 - dielektrična konstanta vakuuma, kBBoltzmannova konstanta, q – točkasti električki naboj, Te i Ti – termodinamička temperature elektrona i iona, ne - gustoća elektrona, nij - gustoća iona.

Kako su ioni puno sporiji od elektrona, obično se u gornjoj jednadžbi zanemaruju i onda slijedi:

 

IzvoriUredi

Vanjske povezniceUredi

  • [2] Što je plazma, Filozofski fakultet Rijeka