Cea mai importanta caracteristica a plasmei este proprietatea ei de a fi cvazineutra, adica in orice punct al spatiului pe care-l ocupa ea, sarcina spatiala pozitiva este compensata (sau aproape compensata) de sarcina spatiala negativa. Aceasta proprietate a plasmei este o consecinta a faptului, ca in jurul oricarei sarcini e se grupeaza particulele incarcate, dar de semn opus, astfel, incit potentialul culonian f egal e/r. exp(- r/D), unde D este raza de ecranare Debai, care depinde de densatea sarcinii si temperaturii particulelor, iar r - distanta dintre sarcina negativa e si punctul dat din spatiu. Daca dimensiunile liniare sint cu mult mai mari decit D, atunci sistemul isi mentine starea cvazineutra si in acest caz gazul ionizat poate fi numit plasma. Plasma gazoasa poseda o serie de particularitati specifice (conductibilitate electrica si plastitate mare, interactiuni puternice cu cimpurile electromagnetice exterioare s.a), ceea ce permite dea o considera stare deosebita («a patra» stare de agregare) a substantei. Plasma se intilneste destul de des in conditii naturale si de laborator. Orice flacara, explozie, fulger, comprimare si dilatare brusca este insotita de gaze ionizate. Plasma apare si la trecerea unui curent electric prin gaze (lampa cu lumina de zi, gazotron, s.a). straturile superioare ale atmosferei terestre (ionosfera), ionizate de radiatiile solare, deasemenea contin Plasma. Stelele fierbinti si unii nori interstelari, care au temperaturi inalte, sint formate din Plasma complect ionizata. Daca toate componentele Plasmei au aceeasi temperatura, atunci ea se numeste Plasma izotermica (de ex. Plasma din atmosfera stelelor). Într-o astfel de plasma toate procesele de schimb de energie (ionizare, recombinare, radiatie, absorbtie s.a) sint procese echilibrate. Ca exemplu de plasma neizotermica poate servi plasma care apare la descarcarile in gaze, unde temperatura electronilor este cu mult mai mare decit temperatura ionilor. Odata cu oscilatiile acustice obisnuite ale densitatii substantei in plasma pot avea loc oscilatii ale densitatii sarcinilor: b) oscilatii ale ionilor (unde sonore ionice) cu frecvente mai mici decit wL (10˛ - 10 la puterea a 7 ht). Din cauza rotatiei Larmor a ionilor si electronilor in prezenta unui cimp magnetic in plasma este posibila aparitia undelor elicoidale de inalta fregventa (heliconi), undelor Alfven si magnetosonor, undelor ciclotronice s.a. Cimpul magnetic exterior poate izola plasma de mediul inconjurator. Plasma poate fi inlaturata de la perretii unui vas prin contactarea ei intr-o coloana ingusta sub actiunea cimpului magnetic propriu al curentului (efectul Pinci). Însa izolarea magnetica a plasmei, care are o mare importanta la rezolvarea unor probleme de sinteza termonucleara dirijata, prezinta dificultati din cauza instabilitatii ei in cimpul magnetic. În tehnica plasma se foloseste ca substanta de lucru la motoarele reactive cu plasma, pentru transformarea directa a energiei termice in energie electrica s.a. Plasma a corpurilor solide - sistem de purtatori de sarcina (electroni si goluri) in corpurile solide. Se deosebesc: plasma electronica (in metale) si plasma electron-gol (in semiconductoare si semimetale). Deoarece reteaua cristalina nu se include in notiunea de «plasma» a corpurilor solide, apoi, spre deosebire de plasma gazoasa, plasma corpurilor solide poate sa nu fie cvazineutra. Pentru plasma gazoasa si plasma corpurilor solide este comuna prezenta in ele a excitatiilor colective - oscilatiile plasmei. În plasma electronica aceste oscilatii au loc cu frecventa Lengmiur wL (pentru metale wL ~10 la puterea a 15 ht).

Sursa: www.preferatele.com

SURSA 03 ro.wikipedia.org

In fizică, plasma reprezintă o stare a materiei, fiind constituită din ioni, electroni şi particule neutre (atomi sau molecule), denumite generic neutri. Poate fi considerată ca fiind un gaz total sau parţial ionizat, pe ansamblu neutru din punct de vedere electric. Totuşi, este văzută ca o stare de agregare distinctă, având proprietăţi specifice. Temperatura plasmei obţinute în laborator poate lua valori diferite pentru fiecare tip de particulă constituentă. De asemenea, aprinderea plasmei depinde numeroşi parametri (concentraţie, câmp electric extern), fiind imposibilă stabilirea unei temperaturi la care are loc trecerea materiei din stare gazoasă în plasmă.
Datorită sarcinilor electrice libere plasma conduce curentul electric şi este puternic influenţată de prezenţa câmpurilor magnetice externe. În urma ciocnirilor dintre electroni şi atomi pot apărea fenomene de excitare a atomilor, urmate de emisie de radiaţie electromagnetică. Dacă frecvenţa radiaţiei emise are valori în domeniul vizibil, se pot observa fenomene luminoase. Atunci când energia electronilor este suficient de mare, atomii sunt ionizaţi, creându-se noi sarcini, pozitive şi negative.
Definiţia plasmei
Plasma este considerată, într-o bună aproximaţie, un mediu neutru format din particule pozitive şi negative. O definiţie mai riguroasă impune respectarea anumitor criterii. Acestea se stabilesc în funcţie de lungimea de ecranare Debye ce reprezintă distanţa pe care sunt ecranate câmpurile electrice externe.
În primul rând, sistemul trebuie să conţină un număr foarte mare de particule ce interacţionează colectiv, adică o particulă influenţează vecini situaţi la distanţe mari, nu doar pe cei apropiaţi. Acest criteriu este îndeplinit atunci când numărul de electroni cuprinşi în sfera de influenţă a unei particule este mare. Interacţiunile puternice determină un răspuns colectiv la acţiunea câmpurilor electrice şi magnetice. Raza sferei de influenţă se consideră egală cu lungimea Debye.
De asemenea, dimensiunile coloanei de plasmă trebuie să fie mult mai mari decât lungimea Debye. Aceasta asigură cvasineutralitatea plasmei întrucât câmpurile externe sunt ecranate, plasma rămânând cvasineutră aproape în întreg volumul său. Interacţiunile din interiorul plasmei sunt mult mai importante decât cele de la suprafaţă, unde apar efecte de margine.
Pe scurt, plasma este un sistem fizic format dintr-un număr foarte mare de particule neutre (atomi în stare fundamentală sau în stări excitate, fotoni) şi particule încărcate electric (ioni pozitivi şi negativi, electroni) ale căror proprietăţi sunt determinate de interacţiunile colective şi care, macroscopic, apare neutră din punct de vedere electric.
Plasma în natură
Se estimează că aproximativ 99% din materia Universului este plasmă. Stelele sunt alcătuite din plasme dense, fierbinţi, în timp ce materia interstelară este o plasmă rarefiată şi rece. Temperaturile ridicate din interiorul stelelor permit formarea reacţiilor de fuziune nucleară ce asigură eliberarea unor cantităţi imense de energie. Fenomenele care au loc în plasmă determină emisia de radiaţie electromagnetică în domeniul vizibil, de aici şi strălucirea caracteristică stelelor.
În condiţiile de la suprafaţa Pământului, însă, (presiuni de aproximativ 10 5 N/m2, temperaturi de 300 K), plasma nu există în mod obişnuit. Ea se formează în timpul fulgerelor sau trăsnetelor, pentru scurt timp. Diferenţele mari de potenţial între nori sau nori şi pământ determină ionizarea moleculelor din aer şi apariţia unui curent electric. Atomii excitaţi emit radiaţie vizibilă.
O cantitate importantă de plasmă este prezentă în ionosferă. Aici radiaţiile UV şi X provenite de la Soare determină disocierea şi ionizarea moleculelor din atmosferă. Au loc numeroase descărcări electrice şi deplasări ale sarcinilor datorită câmpului magnetic terestru. Plasma rezultată se extinde în spaţiu, în zona inferioară a magnetosferei, alcătuind plasmasfera.
Un fenomen spectaculos ce are loc în ionosferă îl reprezintă aurorele polare. Acestea se formează în urma interacţiunii dintre particulele cuprinse în magnetosferă şi cele din ionosferă. Particulele încărcate provenite din vântul solar sunt captate de câmpul magnetic al Pământului şi dirijate spre poli, de-a lungul liniilor de câmp. Aici concentraţia lor devine suficient de mare pentru a putea produce ionizări şi excitări. Radiaţiile emise de atomii excitaţi în urma ciocnirilor inelastice cu particulele energetice din plasmă pot avea lungimi de undă în domeniul vizibil. Astfel pot fi observate pe cer, cu ochiul liber, zone luminoase de diferite culori, în special roşu sau verde, datorate oxigenului atomic.
Formarea plasmei în ionosferă contribuie la protejarea şi menţinerea echilibrului natural la suprafaţa Pământului. Particulele de mare energie şi radiaţiile provenite de la Soare ar bombarda suprafaţa Pământului, distrugând materia vie. O mare parte din energie este, însă, absorbită în straturile superioare, prin ionizări, disocieri ale moleculelor, excitări şi recombinări.
Deşi s-ar putea crede, focul nu este o plasmă. Strălucirea sa intensă este datorată substanţei aduse la incandescenţă. Atomii excitaţi emit lumină de culoare galbenă, fără a se produce fenomene de ionizare. Temperaturile sunt mult mai mici decât ale unei plasme, iar focul nu conduce curentul electric. Plasma se întâlneşte în cazul foculului Sfântului Elmo, impropriu denumit astfel. Fenomenul este cunoscut încă din Antichitate şi constă în apariţia unei străluciri intense, asemănătoare focului, în jurul obiectelor înalte şi ascuţite. Era observat deseori de marinari în timpul furtunilor. Reprezintă, de fapt, o descărcare.
Plasma în laborator
Obţinerea plasmei în laborator este dificilă din cauza pierderilor de energie prin radiaţie electromagnetică şi recombinări ale particulelor încărcate.
Plasmă în gaze rarefiate
Descărcare în gaz rarefiat
Forma coloanei de plasmă este modificată de prezenţa unui câmp magnetic extern.
La temperaturi joase, se poate obţine plasmă în gaze rarefiate. Acestea devin bune conducătoare dacă li se aplică o tensiune electrică suficient de mare. Pierderile sunt compensate prin transfer de energie provenită de la câmpul electric extern, continuu sau alternativ. Electronii, fiind mai uşori, asigură transferul de energie. Gazul de lucru este introdus într-un tub vidat, izolator, ce conţine un catod şi un anod conectaţi la un circuit de curent electric.
În principiu, pentru aprinderea plasmei este necesară existenţa unui singur electron cu o energie suficient de mare pentru a produce o ionizare. Electronii rezultaţi sunt acceleraţi în câmp electromagnetic. Pentru ca ei să producă noi ionizări, energia pe care o primesc între două ciocniri consecutive trebuie să fie mai mare decât potenţialul de ionizare al atomilor respectivi. Are loc, astfel, o multiplicare în avalanşă a ionizărilor, iar plasma se aprinde. Pentru menţinerea ei este necesar ca, în urma recombinărilor şi a emisiilor de electroni la catod, să se refacă cel puţin acel electron iniţial.
Valorile intensităţii câmpului aplicat şi a curentului electric prin circuit determină gradul de ionizare al gazului şi tipul descărcării.