mini|desno|350 px|Plazma između elektroda Jakobovih ljestvi Debyeva duljina ili Debyev polumjer je doseg električnog polja nekog naboja u plazmi. U plazmi je broj elektrona i iona jednak, tako da je ona električki neutralna. Ako u nju unesemo točkasti pozitivni naboj, on će privlačiti okolne elektrone i odbijati pozitivne ione. Stvara se oblak naboja koji nazivamo Debyev oblak (prema nizozemskom fizičaru Peteru Debyeu). Uneseni naboj je elektrostatički zasjenjen i njegovo polje izvan oblaka isčezava.
Ako polako povećavamo temperaturu plazme, povećavamo i prosječnu brzinu čestica. Nasumično gibanje elektrona, duboko u oblaku, neće biti dovoljno da ga odvoji od unesenog naboja. Ali pri rubu oblaka je električno polje zbog zasjenjenja mnogo manje i kinetička energija može prevladati elektrostatski potencijal. Elektron tada bježi iz oblaka.
Debyeva duljina igra važnu ulogu u fizici plazme, kod elektrolita (otopina ili talina, koja je električki vodljiva zbog gibanja slobodnih iona) i koloidnih sustava. Općenito, Debyeva duljina - λD se može računati kao:
gdje je: εr – relativna dielektrična konstanta, ε0 - dielektrična konstanta vakuuma, kB – Boltzmannova konstanta, T – termodinamička temperatura, N – broj različitih električki nabijenih čestica, n - gustoća nabijenih čestica, q – točkasti naboj.See DC Brydges & Ph A Martin Coulomb Systems at Low Density: A Review Karakteristične vrijednosti Kod plazmi u svemiru, gdje je gustoća elektrona jako mala, Debyeva duljina može dostići makroskopske vrijednosti, kao što su magnetosfera, Sunčev vjetar, međuzvjezdana materija i međugalaktička materija. Chapter 19: The Particle Kinetics of Plasma
PlazmaGustoćane(m-3)Temperatura elektrona T(K)Magnetsko poljeB(T)Debyeva duljinaλD(m) Sunčeva jezgra1032107--10−11 Tokamak10201081010−4 Tinjalica (tinjav izboj)1016104--10−4 Ionosfera101210310−510−3 Magnetosfera10710710−8102 Sunčev vjetar10610510−910 Međuzvjezdana materija10510410−1010 Međugalaktička materija1106--105
Debyeva duljina u plazmi Kod plazme prostor se može smatrati kao vakuum, pa je εr = 1, a Debyeva duljina
gdje je: λD – Debyeva duljina, ε0 - dielektrična konstanta vakuuma, kB – Boltzmannova konstanta, q – točkasti električki naboj, Te i Ti – termodinamička temperature elektrona i iona, ne - gustoća elektrona, nij - gustoća iona.
Kako su ioni puno sporiji od elektrona, obično se u gornjoj jednadžbi zanemaruju i onda slijedi:
Izvori
Vanjske poveznice Što je plazma, Filozofski fakultet Rijeka
Kategorija:Elektrotehnika Kategorija:Fizikalna kemija