Plasmafysik

5 hp

Kursplan, Avancerad nivå, 1FA258

Kod
1FA258
Utbildningsnivå
Avancerad nivå
Huvudområde(n) med fördjupning
Fysik A1F
Betygsskala
Med beröm godkänd, icke utan beröm godkänd, godkänd, underkänd
Fastställd av
Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden, 13 oktober 2022
Ansvarig institution
Institutionen för fysik och astronomi

Behörighetskrav

120 hp med Mekanik II/Mekanik KF. Elektromagnetisk fältteori. Engelska 6. (Med en svensk kandidatexamen uppfylls kravet på engelska.)

Mål

Efter godkänd kurs skall studenten kunna:

  • definiera, med hjälp av fundamentala plasmaparametrar, under vilka villkor en joniserad gas av laddade partiklar (elektroner och joner) kan behandlas som ett plasma
  • särskilja mellan enskild partikel, fluid- och statistisk-kinetisk ansats för att beskriva olika plasmafenomen
  • bestämma hastigheter, både snabba och långsamma (drifthastigheter), hos laddade partiklar som rör sig i elektriska och magnetiska fält som är likformiga eller som varierar långsamt i tid och rum; kunna formulera driftapproximation
  • formulera det matematiska verktyget för att beskriva vågor i plasma, som ett kontinuerligt medium; klassificera de olika elektrostatiska och elektromagnetiska vågor som kan utbreda sig i magnetiserade och icke-magnetiserade plasman, och beskriva de fysikaliska mekanismer som genererar dessa vågor
  • definiera och bestämma grundläggande transportegenskaper såsom resistivitet, diffusion (klassisk och anomal) och mobilitet som funktion av kollisionsfrekvensen och av de fundamentala parametrarna både för magnetiserade och icke-magnetiserade plasman
  • formulera kraven för att ett plasma ska befinna sig i perfekt eller icke-perfekt termodynamisk jämnvikt samt analysera stabiliteten hos detta jämnviktstillstånd och redogöra för de viktigaste plasmainstabiliteterna
  • definiera konceptet resonanta partiklar och en effekt av ömsesidig resonant växelverkan av partiklar och vågor; förklara den fysikaliska mekanismen bakom Landaudämpning, som kollisionsfri vågdämpning, samt göra beräkningar inom detta område med hjälp av kinetisk teori
  • muntligt redogöra för ämnets nyckelkoncept.

Innehåll

Definition av plasma. Tillämpningar inom fysik och teknologi. Debye- skärmning. Enpartikelapproximationen och partikelrörelse i elektromagnetiska fält och adiabatiska invarianter. Vätskemodeller av plasma. Vågor i plasma. Vågutbredning, grupphastighet, cut-off och resonansfenomen. Kollisioner, resistivitet och diffusion. Jämvikt och plasmainstabiliteter. Grunderna för kinetisk beskrivning av plasma och Landau-dämpning.

Undervisning

Föreläsningar och individuella presentationer av skriftliga uppsatser på utvalda områden.

Examination

Skriftlig tentamen vid kursens slut (3 hp) och individuella presentationer (minst tre gånger) baserade på skriftliga uppsatser på utvalda områden (2 hp).

Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från det angivna examinationssättet och medge att en enskild student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan t.ex. vara besked om särskilt pedagogiskt stöd från universitetets samordnare för studenter med funktionsnedsättning.

FÖLJ UPPSALA UNIVERSITET PÅ

facebook
instagram
twitter
youtube
linkedin