Detail předmětu
Plasma Physics and Diagnostics
FEKT-NFPLAk. rok: 2018/2019
Předmět je úvodem do fyziky plazmatu. Během semestru jsou prezentována následující témata:
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
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- Definovat plazmatický stav a vysvětlit vlastnosti, které je charakterizují.
- Vysvětlit příklady výskytu plazmatu v přírodě a využití technického plazmatu v průmyslové praxi.
- Používat základní matematický aparát pro modelování plazmatu.
- Definovat základní principy kinetické teorie plynů.
- Definovat transportní a termodynamické vlastnosti plazmatu.
- Popsat srážkové procesy v plazmatu.
- Analyzovat pohyb nabitých částic v elektrickém a magnetickém poli.
- Charakterizovat různé výboje v planech.
- Popsat vlastnosti stejnosměrného a střídavého oblouku.
- Formulovat základní fyzikální principy využívané v diagnostice plazmatu.
- Objasnit principy jaderné fúze jako zdroje energie.
Prerekvizity
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
- Kontrolní test v ½ semestru, až 15 b
- Hodnocení numerických a laboratorních cvičení, až 55 b
- Účast na přednášce odborníka z praxe, 5 b
- Závěrečný písemný test, 25 b
Osnovy výuky
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. Termodynamické a transportní vlastnosti plazmatu.
9. Neizotermické plazma.
10. Plazma jako zdroj záření.
11. Lasery.
12. Řízená termojaderná syntéza.
13. Shrnutí, závěrečný test.
Učební cíle
- Rozvíjet schopnosti řešit problémy plazmových technologií.
- Rozpoznat úlohu moderní fyziky plazmatu v průmyslových procesech a technologiích.
- Pochopit 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
Základní literatura
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
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
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.
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Výpočet ionisace elektronů s rychlostmi pohybu rozdělenými podle Maxwella.
3. Výpočet ionizace v plazmatu podle Sahovy rovnice.
4. Výpočet parametrů plazmatu elektrického oblouku podle Mayrovy rovnice.
5. Výpočet intenzity záření absolutně černého tělesa (Planckův, Wiennův a Rayleigh-Jeansův zákon)
6. Stanovení vlivu záření na izotermický diagram plazmatu SF6.
7. Závěrečné cvičení, hodnocení, zápočet.
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Experimentální stanovení teploty elektrod.
3. Měření statické VA charakteristiky elektrického oblouku.
4. Měření dynamické VA charakteristiky elektrického oblouku.
5. Měření časového průběhu relativní teploty plazmatu napájeného střídavým proudem.
6. Ekvidenzitometrické stanovení tvaru spínacího oblouku.