能影响电子运动的主要因素是碰撞。电子在金属这种到处都是原子核的物质中的碰撞频率非常高,碰撞自由程很短,两次碰撞之间电子走的路程可以近似成直线,电阻主要就是来自于电子和离子之间的碰撞。
而在稀薄的等离子体中,能影响电子运动的除了碰撞还有电磁场(黄线是运动轨迹,灰线是磁场)
而在两次碰撞之间,电子受到电磁场作用运动情况会发生非常巨大的改变。在很多时候,我们只关注这部分运动情况的时候,可以假设没有碰撞。这可以极大的减小运算量。
在计算中所使用的这种无电阻假设并不代表等离子体就是超导的,相反,等离子体电阻跟金属比还是很大的。只是在金属中产生电阻的因素【碰撞频率】在等离子体中很小。
总结
等离子体相比于空气是导体,但是导电率远不及金属,而且需要高温电离抽真空等工序,维持等离子体成本非常高。
所以,虽然在大部分理论研究中,等离子体被认为是“理想导体”。它离能被用作输电线路还有很长的路要走。
参考资料:
Cohen, Robert S.; Spitzer, Jr., Lyman; McR. Routly, Paul (October 1950). "The Electrical Conductivity of an Ionized Gas" . Physical Review. 80 (2): 230–238. doi:10.1103/PhysRev.80.230.
Haun, Jens & Kunze, H.-J & Kosse, S & Schlanges, M & Redmer, R. (2002). Electrical conductivity of nonideal carbon and zinc plasmas: Experimental and theoretical results. Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics. 65. 046407. 10.1103/PhysRevE.65.046407.
撰稿:张沛锦
美编:李莹
来源:石头科普工作室
编辑:Quanta Yuan
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