高考考试网
当前位置: 首页 高考资讯

电缆半导体层是什么(听说等离子体是导体)

时间:2023-05-23 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 高考资讯

主要表现为其运动性质受到电磁场的主导。在计算中所使用的这种无电阻假设并不代表等离子体就是超导的,相反,等离子体电阻跟金属比还是很大的。总结等离子体相比于空气是导体,但是导电率远不及金属,而且需要高温电离抽真空等工序,维持等离子体成本非常高。所以,虽然在大部分理论研究中,等离子体被认为是“理想导体”。

“太长不看”版

等离子体在稀薄物质里的电导率可以说是无敌,但是其导电性能跟金属比还是差得远。

“想搞搞清楚”版

等离子体(又称电浆)是在固态、液态和气态以外的第四大物质状态,其特性与前三者截然不同。主要表现为其运动性质受到电磁场的主导

宇宙中99.99%的空间充满等离子体,所以,认识等离子体,就等于认识我们所在宇宙的99.99%。

由地球表面向外,等离子体是几乎所有可见物质的存在形式,大气外侧的电离层、日地空间的太阳风、太阳日冕、太阳内部、星际空间、星云及星团,毫无例外的都是等离子体。

随着科技的发展,人造的等离子体也越来越多地出现在我们的周围。比如日常生活中:日光灯、电弧、等离子体显示屏、臭氧发生器。以及工业应用中:等离子体刻蚀、镀膜、表面改性、喷涂、烧结、冶炼、加热、有害物处理。还有高技术应用:托卡马克、惯性约束聚变、氢弹、高功率微波器件、离子源、强流束、飞行器鞘套与尾迹等等。

等离子体的应用非常广泛,而且,等离子体是电离的,意味着其内部包含自由电子,就像金属和导电溶液一样,这就很让人联想它是不是能被作为输电设备。

输电介质有一个通用的标准来衡量性能:导电率和电阻率,实质上这两个系数互为倒数,电阻率越小电导率就越大,材料就越适合输电。

这个东西就像小学生的期末考试,本科生的GPA,研究生的Paper一样。是个硬性指标。

在等离子体物理中,对于电阻率也有非常广泛的研究,其中有广泛应用的Spitzer电阻率

(公式1)

这个理论公式是1950s提出的,直到今天还有很广泛的应用。

公式中的

是库伦对数,表征等离子体中的碰撞

其中最小作用程的取法不同研究中不大一样,但大部分理论研究中都是用库伦对数表征等离子体中的碰撞的。

公式(1)中可以直观的给出这样的规律,碰撞越多(库伦对数大),电阻率就越大。温度越高(电离度越高),电阻率越小。

所以最理想的状况就是,碰撞非常非常少,也就是高度真空,温度非常非常高,达到完全电离。这种情况下电阻率会很小。

实际测量中,在1e20cm^-3 的真空度下,大约20000度的温度下,等离子体的电导率大概是10^4 S/m:

而常见的金属的导电率

看电阻率天梯段位不说黄金和青铜了,简直是废铁都不如。

为什么等离子体会给我们一种,它电导率很高的感觉呢?

甚至是在很多计算中,我们都是考虑理想导体等离子体,也就是使用完全没有电阻的等离子体。

核心问题就是碰撞

在金属导体中,电子在很多离子中穿梭(黄线是运动轨迹)

能影响电子运动的主要因素是碰撞。电子在金属这种到处都是原子核的物质中的碰撞频率非常高,碰撞自由程很短,两次碰撞之间电子走的路程可以近似成直线,电阻主要就是来自于电子和离子之间的碰撞。

而在稀薄的等离子体中,能影响电子运动的除了碰撞还有电磁场(黄线是运动轨迹,灰线是磁场)

而在两次碰撞之间,电子受到电磁场作用运动情况会发生非常巨大的改变。在很多时候,我们只关注这部分运动情况的时候,可以假设没有碰撞。这可以极大的减小运算量。

在计算中所使用的这种无电阻假设并不代表等离子体就是超导的,相反,等离子体电阻跟金属比还是很大的。只是在金属中产生电阻的因素【碰撞频率】在等离子体中很小。

总结

等离子体相比于空气是导体,但是导电率远不及金属,而且需要高温电离抽真空等工序,维持等离子体成本非常高。

所以,虽然在大部分理论研究中,等离子体被认为是“理想导体”。它离能被用作输电线路还有很长的路要走。

参考资料:

Cohen, Robert S.; Spitzer, Jr., Lyman; McR. Routly, Paul (October 1950). "The Electrical Conductivity of an Ionized Gas" . Physical Review. 80 (2): 230–238. doi:10.1103/PhysRev.80.230.

Haun, Jens & Kunze, H.-J & Kosse, S & Schlanges, M & Redmer, R. (2002). Electrical conductivity of nonideal carbon and zinc plasmas: Experimental and theoretical results. Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics. 65. 046407. 10.1103/PhysRevE.65.046407.

撰稿:张沛锦

美编:李莹

来源:石头科普工作室

编辑:Quanta Yuan

近期热门文章Top10

↓ 点击标题即可查看 ↓

1. 首届黑洞PS大赛来袭!为了这张「高糊」的图,中国科学家做出了啥贡献?

2. 物理学四大神兽,除了“薛定谔的猫”还有谁?

3. 地下多大的金矿才能影响到单摆实验?| No.149

4. 为什么用木棍打衣服就可以洗干净衣服?| No.150

5. 为了替你出气,我们给讨厌的杨柳絮来个「以暴制暴」

6. 玩扫雷还有什么技巧?科学家的玩游戏方法你绝对想不到

7. 在我国,没有任何一张地图能告诉你你的真实位置

8. 在客户鱼嘴里提供服务的小清洁虾、清洁鱼,是怎么知道自己不会被吃掉的呢?

9. 你以为土拨鼠只会尖叫?其实它可能正在骂你

10. 你知道为了测博尔特的速度,我们有多努力嘛?

    推荐阅读
  • 羽绒被总是跑毛怎么解决(羽绒被跑毛处理方法)

    羽绒被总是跑毛怎么解决?以下内容大家不妨参考一二希望能帮到您!羽绒被总是跑毛怎么解决首先是在原来的被罩上再增加一个被罩,其实这个方法是最简单的,这样就不会再钻毛了,之后清洗的时候,也只需要清洗第一层就可以了。减少清洗的次数。所以减少清洗的次数也是非常重要的,一般的情况下,最好是一年清洗三四次就可以了,这样不仅可以保护好羽绒被,同时也不会那么脏。

  • 西葫芦为什么是苦的(西葫芦发苦是什么原因)

    我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!西葫芦为什么是苦的苦味素含量过高:西葫芦中含有一种名叫“苦味素”的物质,它可以导致西葫芦变苦,若种植时选用的品种较差,种植出来的西葫芦其味道就会比较苦。

  • 钓鱼鱼线怎么选择(教你4个鱼线挑选小常识)

    可以用牙咬的办法测试鱼线的韧性。具体就时用牙咬一下鱼线,如果不是很用力就可以将鱼线咬变形,咬扁这就说明鱼线的韧性是很好的。拉力是重中之重,鱼线的拉力不行,其它的标准就没必要考虑了,直接弃用。“一分钱一分货”也不一定就对。市场上有许多包装精美的,以次充好的鱼线,也有比较便宜的,不是名牌的好线。鱼线的外观,手感。

  • 个性qq网名2022年除夕最新版的女生(好听的女生网名)

    凉城听暖挽梦忆笙歌,今天小编就来说说关于个性qq网名2022年除夕最新版的女生?下面更多详细答案一起来看看吧!

  • 长沙市新文化之都(文化场景和网红品牌激活夜经济)

    长沙市连续3年入选“中国城市夜经济十大影响力城市”,拥有4个国家级夜间文化和旅游消费集聚区。据最新的数据显示,长沙市夜间消费占全天消费比重达52.6%。市政府每年投入近3000万元向长沙音乐厅、梅溪湖大剧院等购买公共服务,推出惠民票价。梅溪湖大剧院演出超过500场、接待80多万观众,长沙音乐厅为市民提供了上千场次视听盛宴,提升夜经济消费品位。长沙国金中心370多家商户中,包含100家首次入湘品牌。

  • 渐变指甲油是怎样的(怎样涂渐变指甲油)

    用棉签蘸卸甲液去除指甲上的指甲油根据理想的长度用指甲刀修剪指甲然后用指甲锉磨平指甲边缘,并给指甲定型用去死皮叉去掉指甲根部的死皮,增加指甲外露的面积,让它看起更修长,我来为大家讲解一下关于渐变指甲油是怎样的?然后用指甲锉磨平指甲边缘,并给指甲定型。底油能起到保护指甲,光滑甲面的作用,方便之后上色。通常底色需要涂两层。另可分两次薄涂,也不要一次性涂上厚厚的一层。

  • 单纯什么意思(单纯词语的含义)

    下面内容希望能帮助到你,我们来一起看看吧!单纯什么意思单纯的字面意思就是简单纯一,不复杂。单纯的好处,也就是自己的精神领域是纯而静的,没有卷入勾心斗角的是非中去。但是单纯的人在社会上很容易被骗,被利用,所以说过于单纯未必是件好事。人最好的境界,不是单纯也不是精明复杂。而是居中,有一颗单纯的内心,而又有一颗玲珑智慧的心。前者愉悦精神领域,后者保证你作为人的生存能力。

  • 2008年北京奥运会圣火是谁点燃的(2008年北京奥运会圣火点燃者介绍)

    2008年北京奥运会圣火是谁点燃的2008年奥运圣火最后点燃的人是体操王子李宁,2008年第29届北京奥运会主火炬手也是最后的火炬手。李宁,壮族,男,生于1963年3月10日,奥运冠军,原中国著名体操队运动员,家乡广西壮族自治区来宾市兴宾区南泗乡人,祖籍广东省佛山市顺德区,曾祖父辈迁至广西谋生,中国著名男子体操运动员。北京奥运会火炬手:北京奥运会火炬手是“和谐之旅”的实践者。

  • 饺子怎么煮不破皮(煮饺子不破皮的技巧)

    饺子怎么煮不破皮?接下来我们就一起去研究一下吧!饺子怎么煮不破皮火候:煮速冻饺子的时候,不宜用大火,它不像是新鲜的水饺,用大火煮也不易破皮。不要过早放,否则易粘在一起,而且放入后,要充分搅拌,这样就不会因为粘在一起而破皮。

  • 舍利子为什么很珍贵(舍利子究竟是什么)

    而另一种舍利子,指的是佛教修行者去世之后留下的遗体,有时是特指骨灰或骨灰中出现的结晶。全身舍利也被称为肉身菩萨。舍利子被认为是佛教修行者通过长年修行,深受戒定慧熏修所得,是修持水平的一个见证,十分难得。此外,也有推测认为牙齿也有可能在燃烧过程中形成舍利子。以此看来,似乎舍利子就是由骨骼形成的可能性十分高。