Neben der Elementarteilchen- und der Festkörperphysik ist die Plasmaphysik eines der zukunftsträchtigsten Gebiete der Physik. Die vielen praktischen Anwendungen reichen von der Fusionsenergie, der Weltraumforschung, der Werkstoffbearbeitung, neuartigen Raketen und Teilchenbeschleunigern, neuen Quellen für Licht, Teilchenstrahlung und Laserstrahlung, Plasmaschaltern, Plasmawellenleitern, Plasmakondensatoren u.a. bis hin zur Plasmaphysik des Festkörpers, zu plasmachemischen Methoden, etwa der Benzinerzeugung oder von Edelgasreaktionen, und zu Plasmakerzen zur Beseitigung von Sonderabfällen. 99% der gesamten Materie des Weltalls befindet sich im Plasmazustand. Der Physiker bezeichnet als Plasma gasförmige, flüssige oder feste Materie, in der freie Ladungsträger (Ionen, ungebundene Elektronen) in einer solchen Anzahl vorkommen, da sie durch ihre Wechselwirkung die Eigenschaften des Mediums wesentlich bestimmen. Metalle, manche Halbleiter, konzentrierte Elektrolyte oder ionisierte Gase sind daher als Plasmen zu bezeichnen. Das vorliegende Lehrbuch gibt in einer für Studenten, Techniker und Physiker leicht verständlichen und anschaulichen Art einen kurzen Überblick über das Gesamtgebiet der Plasmaphysik und ihre Anwendungen. Für Physiker, Techniker und Studenten Werbemittel: Novi "Physics 4/94", Werbeblatt
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ISBN-13
978-3-7091-6622-2 (9783709166222)
DOI
10.1007/978-3-7091-6622-2
Schweitzer Klassifikation
§ 1 Plasma und seine Anwendungen.- 1.1 Was ist ein Plasma?.- 1.2 Quasineutralität.- 1.3 Thermonukleare Fusion.- 1.4 Plasma im Weltraum.- 1.5 Technische Anwendungen.- 1.6 Magnetohydrodynamische Anwendungen.- § 2 Kennziffern und Klassifikation von Plasmen.- 2.1 Die Plasmafrequenz.- 2.2 Die Abschirmlänge.- 2.3 Der Plasmaparameter.- 2.4 Stoßweglänge und Stoßfrequenz.- 2.5 Klassifikation von Plasmen.- § 3 Die Bewegung geladener Teilchen in elektromagnetischen Feldern.- 3.1 Die Gyrationsbewegung.- 3.2 Driftbewegung.- 3.3 Das Führungszentrum.- 3.4 Der Spiegeleffekt.- 3.5 Zeitlich rasch veränderliche Felder.- 3.6 Elektrische Ströme im Plasma.- 3.7 Makroskopische Wirkungen der Teilchenbewegung.- 3.8 Plasmaaufheizung im Teilchenbild.- § 4 Statistische Theorie.- 4.1 Verteilungsfunktion und Phasenraum.- 4.2 Liouville-Theorem und Vlasov-Gleichung.- 4.3 Stöße in der statistischen Theorie.- 4.4 Stoßintegrale.- 4.5 Die Gleichungen von FOKKER-PLANCK und LENARD-BALESCU.- 4.6 Lösungen der VLASOV-Gleichung.- 4.7 Gleichgewichtsverteilungsfunktionen.- 4.8 Die LANDAU-Dämpfung.- § 5 Magnetohydrodynamik.- 5.1 Die grundlegenden Gleichungen und ihre Randbedingungen.- 5.2 Energiesatz und Zustandsgieichung.- 5.3 Ideale und reale Magnetohydrodynamik.- 5.4 Die Gültigkeitsgrenzen der Magnetohydrodynamik.- § 6 Mehrflüssigkeitstheorie.- 6.1 Statistische Theorie.- 6.2 Die SCHLüTERschen Gleichungen.- 6.3 OHMsches Gesetz.- 6.4 Ionenschlupf und LORENTZ-Gas.- 6.5 Die SAHA-Gleichung.- 6.6 Transportvorgänge.- § 7 Spezielle Plasmatheorien.- 7.1 Die Driftnäherung.- 7.2 Quasimagnetohydrodynamik.- 7.3 Die doppelt adiabatische Magnetohydrodynamik.- § 8 Der Plasmaeinschluß.- 8.1 Plasmabehälter.- 8.2 Magnetohydrostatik.- 8.3 Kraftfreie Magnetfelder.- 8.4 Ist Selbsteinschluß möglich?.-8.5 Der Pinch-Effekt.- 8.6 Die ScHAFRANOV-GRAD-ScHLüTER-Gleichung.- 8.7 Das Plasma im Torus.- 8.8 Magnetische Fallen.- § 9 Wellen und Instabilitäten.- 9.1 Schwingungen und Wellen.- 9.2 Das NYQUIST-Theorem.- 9.3 Nichtlineare Schwingungen und Wellen.- 9.4 Ursachen und Systematik der Instabilitäten.- § 10 Wellen in Plasmen.- 10.1 Arten von Wellen.- 10.2 Wellen im kalten Plasma.- 10.3 Wellen im warmen Plasma.- 10.4 Magnetohydrodynamische Wellen.- 10.5 Wellen im VLASOV-Plasma.- 10.6 Wellen in begrenzten Plasmasystemen.- 10.7 Plasmaheizung.- § 11 Die Instabilitäten der Magnetohydrodynamik.- 11.1 Die Instabilitätskriterien von SCHLüTER und BERNSTEIN.- 11.2 Spezielle MHD-Instabilitäten eines idealen Plasmas.- 11.3 MHD-Instabilitäten eines realen Plasmas.- 11.4 Instabilitäten in inhomogenen und anisotropen Plasmen.- 11.5 Die Abbruchinstabilität.- § 12 Mikroinstabilitäten.- 12.1 Das PENROSE-Kriterium und Strahlinstabilitäten.- 12.2 Mikroinstabilitäten im inhomogenen Plasma und im Tokamak.- 12.3 Nichtlineare Effekte.- 12.4 Neoklassischer Transport und das H-Regime.- § 13 Allgemeine Theoreme der Magnetohydrodynamik.- 13.1 Das Theorem von CROCCO und die Potentialbedingung.- 13.2 Die BERNOULLI-Gleichung und das TRUESDELL-Theorem.- 13.3 MHD-Dynamo und die Abbremsung der Sternrotation.- 13.4 Das Ausflußtheorem.- § 14 MHD-Strömungen eines inkompressiblen Plasmas.- 14.1 Strömungstypen und die HARTMANN-Strömung.- 14.2 POISEUILLE- und CouETTE-Strömung.- 14.3 Parallelströmung.- § 15 MHD-Strömungen eines kompressiblen Plasmas.- 15.1 Charakteristikentheorie.- 15.2 Potentialströmung.- 15.3 Instationäre Strömungen.- 15.4 Stoßwellen.- 15.5 Strömungsprobleme eines realen kompressiblen Plasmas.- 15.6 Plasmaströmung und Wärmeleitung.- 15.7 DasGrenzschichtproblem.- 15.8 Technische Anwendungen der Magnetohydrodynamik.- § 16 Instabilität und Turbulenz.- 16.1 Instabilwerden von Strömungen.- 16.2 Das BéNARD-Problem.- 16.3 Turbulenz.
