Detail předmětu

Fyzika a diagnostika plazmatu

FEKT-MFPLAk. rok: 2012/2013

Charakteristika plazmatického stavu. Generování plazmatu. Plazma v el. výbojích. Plazma jako měnič energie (MHD generátory,přímá přeměna tepla v el. energii). Plazma jako zdroj záření, plazmatické zdroje světla, nízkotlaké a vysokotlaké výbojky, plynové lasery, plazmatické displeje. Plazma jako pracovní prostředí (obrábění materiálu plazmatem, el.čištění plynu). Plazma jako zdroj částic (zdroje iontů a rychlých neutralních částic). Plazma jako zdroj pohybu (iontové a plazmatické pohony). Řízená termojaderná fúze.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky (UVEE)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- Definovat plazmatický stav, uvést příklady různých druhů plazmatu a vysvětlit vlastnosti, které je charakterizují.
- Vysvětlit příklady výskytu plazmatu v přírodě a využití technického plazmatu v průmyslové praxi.
- Používat matematický aparát potřebný k popisu základních procesů probíhajících v plazmatu.
- Vysvětlit základní principy kinetické teorie plynů.
- Analyzovat pohyb nabitých částic v elektrickém a magnetickém poli.
- Definovat termodynamické a transportní vlastnosti plazmatu.
- Objasnit principy jaderné fúze jako zdroje energie.
- Formulovat základní fyzikální principy využívané v diagnostice plazmatu.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia a platné přezkoušení pro kvalifikaci pracovníků pro samostatnou činnost (ve smyslu §6 Vyhlášky).

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

2 písemné testy, numerické projekty, laboratorní projekty

Osnovy výuky

1. Úvod fo fyziky plazmatu, historie, základní parametry.
2. Technické aplikace plazmatu - přehled.
3. Pohyb nabitých částic v polích.
4. Základy kinetické teorie plynů.
5. Systematika výbojů v plynech.
6. Elektrický oblouk, spínací oblouk.
7. Diagnostika plazmatu.
8. Matematické modely termického plazmatu.
9. Plazma jako zdroj záření, plynové lasery.
10. Plazma jako zdroj pohybu, iontové a plazmové pohony.
11. Další technické aplikace plazmatu.
12. Řízená termojaderná syntéza.
13. Shrnutí, závěrečný test.

Učební cíle

Cílem kursu je seznámit studenty se základními vlastnostmi termického plazmatu a jeho technologickým využitím v praxi. Prezentovat základní metody diagnostiky plazmatu ve zhášecích komorách spínacích přístrojů, plazmatronech a jiných zařízeních s plazmatem.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

B. Gross: Měření vysokých teplot, SNTL, Praha, 1962 (CS)
F. F. Chen: Úvod do fyziky plazmatu, Academia, Praha, 1984 (CS)
J. Kracík, J.B. Slavík, J. Tobiáš: Elektrické výboje, SNTL, Praha, 1964. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-SVE , 1 ročník, zimní semestr, teoretická nadstavba
    obor M-EEN , 1 ročník, zimní semestr, teoretická nadstavba

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-EEN , 1 ročník, zimní semestr, teoretická nadstavba
    obor M1-SVE , 1 ročník, zimní semestr, teoretická nadstavba

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, teoretická nadstavba

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Milada Bartlová, Ph.D.
doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D.
prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc.

Osnova

1. Úvod fo fyziky plazmatu, historie, základní parametry.
2. Technické aplikace plazmatu - přehled.
3. Pohyb nabitých částic v polích.
4. Základy kinetické teorie plynů I.
5. 4. Základy kinetické teorie plynů II.
6. Systematika výbojů v plynech.
7. Elektrický oblouk, spínací oblouk.
8. Termodynamické a transportní vlastnosti plazmatu.
9. Neizotermické plazma.
10. Záření plazmatu.
11. Plazma jako zdroj záření, plynové lasery.
12. Řízená termojaderná syntéza.
13. Shrnutí, závěrečný test.

Cvičení na počítači

20 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Milada Bartlová, Ph.D.
prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc.
doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D.

Osnova

1. Výpočet Maxwellova rozdělení rychlosti pohybu molekul v plynu.
2. Výpočet Debyeovy délky v plazmatu
3. Výpočet cyklotronového kmitočtu a Larmorova poloměru..
4. Výpočet parametrů plazmatu elektrického oblouku podle Mayrovy rovnice.
5. Stanovení střední teploty a rychlosti plazmajetu na výstupu z plazmatronu
6. Stanovení vlivu záření na izotermický diagram plazmatu SF6.
7. Závěrečné cvičení, hodnocení, zápočet.

Laboratorní cvičení

6 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc.

Osnova

1. První cvičení zahájení, organizační pokyny, bezp. předpisy.
2. Elektrické charakteristiky diafragmového výboje ve vodných roztocích (FCH)
3. Studium generace ozónu (FCH)
4. Měření statické a dynamické VA charakteristiky elektrického oblouku.
5. Měření časového průběhu relativní teploty plazmatu napájeného střídavým proudem.
6. Ekvidenzitometrické stanovení tvaru spínacího oblouku.