Popis předmětu - 02TPLA1
02TPLA1 | Teorie plazmatu 1 | ||
---|---|---|---|
Role: | Rozsah výuky: | 2+2 | |
Katedra: | 14102 | Jazyk výuky: | CS |
Garanti: | Kulhánek P., Mlynář J. | Zakončení: | Z,ZK |
Přednášející: | Kulhánek P. | Kreditů: | 5 |
Cvičící: | Kulhánek P. | Semestr: | Z |
Webová stránka:
www.aldebaran.cz/studium/tpla/Anotace:
Studenti se přehledně seznámí s teorií plazmatu od pohybů jednotlivých částic až po magnetohydrodynamiku. Pohyby částic jsou řešeny v relativistickém i nerelativistickém případě v Lagrangeově a Hamiltonově formalizmu. Řešení rovnic v rámci adiabatického přiblížení vede na problematiku pohybu gyračního středu a driftů. V rámci magnetohydrodynamiky jsou probírány: helicita a helikální struktury, tekutinové dynamo, rekonekce magnetických siločar, vlny konečné amplitudy, Bennettovo řešení a další jevy.Cíle studia:
VznešenéObsah:
Studenti se přehledně seznámí s teorií plazmatu od pohybů nabitých částic přes magnetohydrodynamiku, vlny a nestability až po statistický popis plazmatu.Osnovy přednášek:
1. | Pohyby soustavy nabitých částic, Lagrangeova a Hamiltonova funkce pro částici v elektromagnetickém poli; | |
2. | Relativistické pohyby, relativistická Lagrangeova a Hamiltonova funkce, urychlování elektrickým polem; | |
3. | Jednoduché příklady. Gyrační pohyb, cyklotronní frekvence a Larmorův poloměr, částice na rozhraní; | |
4. | Adiabatické přiblížení, rovnice pro gyrační střed, základní drifty; | |
5. | Pohyb v magnetickém dipólu, magnetické zrcadlo, pohyb v konfiguraci tokamaku; | |
6. | Adiabatické invarianty, první invariant a magnetický moment částice, druhý a třetí invariant, Fermiho mechanizmus; | |
7. | Magnetohydrodynamika a její různé varianty, jednotekutinový a vícetekutinový model, minimální varianta MHD; | |
8. | Koncept zamrzlých polí, difúze magnetického pole; Reynoldsovo magnetické číslo; | |
9. | Jednoduché MHD úlohy: Hartmannovo řešení, vlny konečné amplitudy, Alfvénova rychlost; | |
10. | Helicita, zákon zachování helicity, Beltramova pole, helikální struktury v plazmatu; | |
11. | Bezsilová konfigurace, helikální pinč, reverzní pinč, Bennettova rovnováha; | |
12. | Rekonekce magnetických siločar, Sweetův-Parkerův model, Petschekův model, 2D a 3D rekonekce; | |
13. | Tekutinové dynamo, alfa efekt, omega efekt, změna fluktuací v uspořádané magnetické pole; | |
14. | Rázové vlny, dvojvrstva, Rankinovy Hugoniotovy podmínky na rázové vlně; |
Osnovy cvičení:
koresponduje s osnovou přednáškyLiteratura:
Povinná literatura:[1] | P. Kulhánek: Úvod do teorie plazmatu; AGA 2011, 2013; ISBN 978-80-904582-2-2, |
[2] | Richard E. Fitzpatrick, Mitchel Goldman: Plasma Physics, An introduction; Taylor & Francis Inc 2014, ISBN: 9781466594265 |
[3] | D.R.Nicholson:IntroductiontoPlasmaTheory,JohnWileyandSonsInc,1992 | |
[4] | T. J. M. Boyd, J. J. Sanderson: The Physics of Plasmas, Cambridge University Press, 2003 |
Požadavky:
Znalosti na úrovni základního kursu fyziky 02TEF1,2 Teoretická fyzika 1,2Klíčová slova:
Fyzika plazmatu, Lagrangeova formulace, Hamiltonova formulace, magnetohydrodynamika, rekonekce siločar, helicita, tekutinové dynamo, rázová vlna, magnetický dipól, magnetické zrcadlo.Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
Plán | Obor | Role | Dop. semestr |
Stránka vytvořena 2.5.2024 17:52:54, semestry: Z,L/2023-4, Z/2024-5, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů | Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |