复习题-等离子体物理基础.doc

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等离子体物理基础-期终复习题

一.名词解释

等离子体（plasma）;物质的第四态（plasma）;等离子体独立参量;

朗道（Landau）长度;德拜半径或德拜长度（DebyeLength）;德拜（Debye）屏蔽;

朗缪尔（Langmuir）振荡;拉摩（Larmor）频率;拉摩（Larmor）半径;

磁镜效应;寝渐不变量;

磁流体力学理论（MHD,即Magneto-Hydro-Dynamic）;

动理学理论（kinetictheory）.

二.在讨论单个带电粒子的运动时,若除了受到磁场作用外,还受到其它外力场作用,则带电粒子的运动方程可以写成:

试说明该式的物理意义.

三.在讨论单个带电粒子的运动时,已知带电粒子在磁场中的漂移运动速度是:

其中是指垂直于磁场方向的外力,

（1）简要说明该式的物理意义;

（2）简要说明电漂移、重力漂移、梯度漂移、曲率漂移和径向漂移产生的条件.

四.考虑磁场随时间t缓慢变化,那么在带电量q的粒子回旋轨道内会感生一个环向电场,电场方向是回旋轨道的切向,由于这电场的存在,使带电粒子在回旋轨道上产生横向动能W⊥的增量,起因于电场对带电粒子做功.已知W⊥=-μB,其中是带电粒子的磁矩,求证:

磁矩=常数.（可能用到:

）

五．在讨论均匀理想的导电流体的磁流体方程时,可概括为如下九个方程:

（1）流体方程（连续方程,运动方程,能量方程）;

（2）麦克斯韦方程组;（3）广义欧姆定律和电荷守恒定律.目前各方程混杂如下,试根据其物理意义,挑选出流体方程和广义欧姆定律和电荷守恒定律的五个表式.

六.考虑在一稳恒电场中,利用磁流体方程,试证明感应方程:

其中称为磁黏滞系数.

（可能用到:

七.考虑在一稳恒电场中,利用磁流体方程,人们可以推得感应方程:

其中称为磁黏滞系数.试说明:

（1）若等离子体是某一理想导电流体,则将出现磁场冻结;

（2）若等离子体不是一理想导电流体,而是某一静止的导电流体,则将出现磁场的扩散.

八.用动理学描述时,分布函数除了是空间坐标和时间的函数外,还是速度的函数,,而动理学方程的出发点是玻耳兹曼方程,即非平衡统计物理方程:

对于无碰撞等离子体,通常等离子体受到的力为电磁力,设带电粒子电荷量为q,所在电场的电场强度为,磁感应强度为,

（1）根据分布函数随时间的变化率说明玻耳兹曼方程的物理意义;

（2）试导出弗拉索夫方程.

九.在讨论朗道阻尼时,频率看成复数,经过推导,,这里

,对于热平衡分布,,试证明:

.

十.对于频率,经过推导得,试说明其物理意义.

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