Vorlesung Physik VI / Teil 1: Plasmaphysik (SS 2011)


Termin: Mo, Fr 8:15-9:45h, Kleiner Hörsaal

Die Vorlesung behandelt die Grundlagen der Plasmaphysik.

Inhalt:

  1. Übersicht
  2. Definition eines Plasmas: thermodynamische Eigenschaften; elektrische Eigenschaften
  3. Einzelteilchenmodell-A: Gyration, Zyklotronfrequenz, ExB-Drift, gxB-Drift, Führungszentrum, Gradientendrift, Krümmungsdrift
  4. Einzelteilchenmodell-B: Magnetischer Spiegel, longitudinaler Gradient, magnetisches Moment, Adiabatsiche Invarianz, Spiegeleffekt, Höhere Invarianten
  5. Einzelteilchenmodell-C: Polarisationsdrift, zeitabhängiges Magnetfeld, toroidaler Einschluss, Maxwellverteilung, Momente der Maxwellverteilung
  6. Transportprozesse: Wirkungsquerschnitt, freie Weglänge, Ionisationsrate, Coulombstöße, Beweglichkeit, Leitfähigkeit, Diffusion
  7. Fluidmodelle-A: Maxwellgleichung, Zweiflüssigkeitsbild, Kontinuitätsgleichung, konvektive Ableitung, Impulstransportgleichung
  8. Fluidmodelle-B: Magnetohydrostatik, isobare Flächen, magnetischer Druck, diamagnetische Drift, MHD-Gleichungen, eingefrorene Feldlinien,
  9. Wellen in Plasmen-A: Alfvenwellen, Maxwellgleichungen und Wellengleichung, Fourierdarstellung, Dielektrizitätsfunktion, Phasen- und Gruppengeschwindigkeit, Brechungsindex
  10. Wellen in Plasmen-B:allgemeine Dispersionsrelation, elektromagnetische Wellen, Interferometrie, Plasma Cut-off, Bohm-Gross-Wellen
  11. Wellen in Plasmen-C:Ionenakustische Welle, magnetisierte Plasmen, dielektrischer Tensor, Faradayeffekt, Zyklotronresonanzen, Whistlerwellen, Hybridresonanzen
  12. Randschichten: Raumladungsschicht, Child-Langmuir-Gesetz, Bohm-Kriterium, Vorschicht

Literaturempfehlungen:

  • Francis F. Chen, Introduction to plasma physics and controlled fusion, 2nd Ed., Springer (1986)
  • A. Piel, Plasma Physics, Springer (2010)
  • Übungen / Klausur:

    Die regelmäßige aktive Teilnahme an den Übungen ist Zulassungsvoraussetzung für die Klausur. Übungsblätter werden eine Woche vor den Übungen ausgegeben und in den Übungen besprochen. Jeder Teilnehmer an den Übungen muss zweimal erfolgreich eine Aufgabe vorrechnen.

    Für die Exkursion nach Greifswald am 16.6.2011 sind noch Restplätze verfügbar, die nach der Reihenfolge des Eingangs vergeben werden. Kontakt: Tim Bockwoldt [bockwoldt(at)physik.uni-kiel.de]

    Übungsblätter zum download:

  • Blatt 1
  • Blatt 2
  • Blatt 3
  • Blatt 4
  • Blatt 5
  • Blatt 6
  • Abbildungen aus der Vorlesung

  • Vorlesung 2
  • Vorlesung 3
  • Vorlesung 4
  • Vorlesung 5
  • Vorlesung 6
  • Vorlesung 7
  • Vorlesung 8
  • Vorlesung 9
  • Vorlesung 10
  • Klausurtermine:
    1.: Mo. 11. 7. 2011, 8 - 10h
    2.: Mo. 17. 10. 2011, 8 - 10h
    Hans-Geiger-Hörsaal

    Zugelassene Hilfsmittel:
    Schreibzeug, Taschenrechner