Parámetros de un plasma

Puesto que existen plasmas en contextos muy diferentes y con características diversas, la primera tarea de la física del plasma es definir apropiadamente los parámetros que deciden el comportamiento de un plasma. Los principales parámetros son los siguientes:

Neutralidad y especies presente

El plasma está formado por igual número de cargas positivas y negativas, lo que anula la carga total del sistema. En tal caso se habla de un plasma neutro o casi-neutro. También existen plasmas no neutros o inestables, como el flujo de electrones dentro de un acelerador de partículas, pero requieren algún tipo de confinamiento externo para vencer las fuerzas de repulsión electrostática.

Los plasmas más comunes son los formados por electrones e iones. En general puede haber varias especies de iones dentro del plasma, como moléculas ionizadas positivas (cationes) y otras que han capturado un electrón y aportan una carga negativa (aniones).

Longitudes[editar]

La longitud de Debye o de apantallamiento electromagnético.¹¹​ También la longitud de una onda plasmática depende del contenido cóncavo de su recipiente, el cual influye porque su paralelismo con respecto del eje x sobre la tierra afecta la longitud de dicha onda de espectro electromagnético.^{[cita requerida]}

La frecuencia de plasma

Así como la longitud de Debye proporciona una medida de las longitudes típicas en un plasma, la frecuencia de plasma (${\displaystyle \omega _{p}}$) describe sus tiempos característicos. Supóngase que en un plasma en equilibrio y sin densidades de carga se introduce un pequeño desplazamiento de todos los electrones en una dirección. Estos sentirán la atracción de los iones en la dirección opuesta, se moverán hacia ella y comenzarán a oscilar en torno a la posición original de equilibrio. La frecuencia de tal oscilación es lo que se denomina frecuencia de plasma. La frecuencia de plasma de los electrones es:¹²​

${\displaystyle \omega _{pe}=(n_{e}e^{2}/m_{e}\varepsilon _{0})^{1/2}\,}$

donde ${\displaystyle m_{e}}$ es la masa del electrón y ${\displaystyle e}$ su carga.

Temperatura: velocidad térmica

Los relámpagos son un plasma que alcanza una temperatura de 27.000 °C.

Por lo general las partículas de una determinada especie localizadas en un punto dado no tienen igual velocidad: presentan por el contrario una distribución que en el equilibrio térmico es descrita por la distribución de Maxwell-Boltzmann. A mayor temperatura, mayor será la dispersión de velocidades (más ancha será la curva que la representa).

Una medida de tal dispersión es la velocidad cuadrática media que, en el equilibrio, se denomina también velocidad térmica. Es frecuente, aunque formalmente incorrecto, hablar también de velocidad térmica y de temperatura en plasmas lejos del equilibrio termodinámico.^{[cita requerida]} En tal caso, se menciona la temperatura que correspondería a una velocidad cuadrática media determinada. La velocidad térmica de los electrones es:

${\displaystyle v_{Te}=(kT_{e}/m_{e})^{1/2}\,}$

El parámetro de plasma

El parámetro de plasma (${\displaystyle \Gamma }$) indica el número medio de partículas contenidas en una esfera cuyo radio es la longitud de Debye (esfera de Debye). La definición de plasma, según la cual la interacción electromagnética de una partícula con la multitud de partículas distantes domina sobre la interacción con los pocos vecinos próximos, puede escribirse en términos del parámetro de plasma como ${\displaystyle \Gamma \gg 1}$.¹³​¹⁴​ Esto es: hay un gran número de partículas contenidas en una esfera de Debye. Es común referirse a esta desigualdad como "condición de plasma".

Algunos autores adoptan una definición inversa del parámetro de plasma (${\displaystyle g=1/\Gamma }$), con lo que la condición de plasma resulta ser ${\displaystyle g\ll 1}$.¹⁵​

El parámetro de plasma de los electrones es:

${\displaystyle \Gamma =(4\pi /3)n_{e}\lambda _{D}^{3}\,}$

https://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_(estado_de_la_materia)