Studium Studium

FYZIKA IFYZIKA IITEORETICKÁ FYZIKAVNPPLAZMAASTROFYZIKA
ASTRONOMICKÝ KURZELEKTŘINA A MAGNETIZMUS (MIT)MODULYSTŘEDNÍ ŠKOLY

TEORIE PLAZMATU, VYBRANÉ KAPITOLY Z FYZIKY PLAZMATU

Kódy kurzu

Teorie plazmatu 1 (TPLA1, FJFI), každý zimní semestr, právě nyní ZS 2017/2018. Termín: 9:30 až 13:30 posl. B11 Břehová 7.
Teorie plazmatu 2 (TPLA2, FJFI), každý letní semestr
Vybrané kapitoly z fyziky plazmatu (D02VKFP, FJFI), nepravidelně

Anotace
Dvousemestrální úvod do teorie plazmatu. Přednáška je věnována pohybu nabitých částic v předem daných polích, základům magnetohydrodynamiky, vlnám a nestabilitám v plazmatu a statistickému popisu plazmatu v rámci Fokkerovy-Planckovy rovnice. Statistickým přístupen jsou řešeny transportní děje, srážkové časy a Landauův útlum. Na přednášku navazují Vybrané kapitoly z fyziky plazmatu. Přednáška naopak volně navazuje na Kurz teoretické fyziky konaný na FEL ČVUT v Praze.
Instalace

K prohlížení studijních materiálů byste měli mít nainstalováno: Powerpoint a Adobe Acrobat. K prohlížení apletů musíte mít naistalováno Java Runtime Enviroment:

  1. Stará verze. Ověřte, zda nemáte zastaralou verzi JRE na stránce https://www.java.com/en/download/installed8.jsp. Pokud nemáte žádnou verzi nebo máte starou verzi, přejděte k následujícímu kroku.
  2. Instalace. Stáhněte nejnovější verzi na adrese https://www.java.com/en/download/ a nainstalujte ji. Instalujte pouze program Java a ne různé reklamní ptákoviny, které Vám budou v průběhu instalace podsouvat.
  3. Povolení v systému. Povolte aplety v operačním systému. Ve Windows to lze učinit takto: Start → Ovládací panely -→ Java → Security. Zde zatrhněte políčko Enable Java content in the browser; nastavte Security level na hodnotu minimálně High a v poli Exception site list přidejte položku http://www.aldebaran.cz. Pokud budete provozovat aplety i lokálně, přidejte ještě položku file:/.
  4. Povolení v prohlížeči. Povolte Java aplety v nastavení Vašeho internetového prohlížeče. Příklad pro IE 11: Nástroje -→ Možnosti internetu -→ Zabezpečení -→ Vlastní úroveň -→ Skriptování apletů jazyku Java -→ Povolit (standardně je v IE povoleno).
Materiály
Teorie plazmatu 1 Petr Kulhánek: Teorie plazmatu 1 (nahrávky z roku 2015)
Teorie plazmatu 2 Petr Kulhánek: Teorie plazmatu 2 (nahrávky z roku 2016)
Vybrané kapitoly z fyziky plazmatu Petr Kulhánek: Vybrané kapitoly z fyziky plazmatu (nahrávky z roku 2017)
Teorie plazmatu I a II Petr Kulhánek: Úvod do teorie plazmatu, AGA (verze 2017, pdf, 31 MB)
 Vybrané kapitoly z fyziky plazmatu Petr Kulhánek: Vybrané kapitoly z fyziky plazmatu (skriptum, rozepsáno 2017)
NRL Plasma Formulary J. D. Huba: NRL Plasma Formulary, Supported by The Office of Naval Research, 2016 (základní plazmatické tabulky, buď pdf, nebo si objednat tištěnou verzi zdarma)
Fázová rychlost Fázová rychlost. V animovaných gifech je dobře patrné, že fázová rychlost nemusí nijak souviset se skutečným pohybem částic. Ve všech třech případech míří fázová rychlost doprava a je nenulová, zatímco se částice doprava nepřesouvají.
Pohyb částic ve zkříženém elektrickém a magnetickém poli Pohyb částic ve zkříženém elektrickém a magnetickém poli. Aplet simuluje pohyb kladně i záporně nabitých částic v homogenních elektrických a magnetických polích. Dobře jsou patrné drifty po trochoidách i urychlování v elektrickém poli se složkou rovnoběžnou s magnetickým polem.
Pohyb částic v okolí vodiče Pohyb částic v okolí vodiče. Aplet simuluje pohyb nabitých částic v magnetickém poli v okolí vodiče, kterým protéká proud. Proud generuje typické pole, ve kterém dochází k gradient B driftu a driftu zakřivení. Patrná je Larmorova rotace nabitých částic kolem silokřivek magnetického pole kombinovaná s drifty (axiální pohyb, tj. kolem vodiče) a pohybem částic ve směru magnetického pole (azimutální pohyb). Nastavit lze velikost proudu a počáteční polohu a rychlost částic.
Pohyb částic v poli magnetického dipólu Pohyb částic v poli magnetického dipólu. Aplet simuluje pohyb nabitých částic v poli magnetického dipólu. Základní Larmorova rotace podél silokřivek magnetického pole je kombinovaná s azimutálními drifty způsobenými zakřivením magnetických silokřivek a gradientem magnetického pole. V oblastech pólů dochází k odrazům nabitých částic (efekt magnetického zrcadla). Nastavilt lze velikost magnetického dipólového momentu a počáteční polohu a rychlost částic.
Vlastnosti vln Vlastnosti vln. Aplet simuluje skládání vln se zadanou frekvencí a vlnovým vektorem. Snadno si vytvoříte vlnový balík, stojaté vlnění a můžete experimentovat s fázovou a grupovou rychlostí.
Magnetozvukové vlny Magnetozvukové vlny. Aplet simuluje šíření magnetozvukových vln v plazmatu. Sledujte vlnoplochy Alfvénových vln, rychlé magnetozvukové a pomalé magnetozvukové vlny.
Hvizdy Hvizdy. Byly objeveny Heinrichem Barkhausenem jako rušení na radaru během první světové války. Jsou to nízkofrekvenční R vlny, které vznikají v kanálech blesků a při magnetických bouřích. Šíří podél siločar zemského magnetického pole, mají frekvenci 100 Hz až 100 kHz, takže je lze beze změny frekvence převést na slyšitelný zvukový signál. Ukázka 1 Ukázka 2.
elmg-cma Elektromagnetický komplex. Indexy lomu a CMA diagram v jednom pdf.
Besselovy funkce Besselovy funkce. Průběhy Besselových funkcí a modifikovaných funkcí (pdf).
RT nestabilita Rayleighova Taylorova nestabilita. Numerická simulace Pittsburg Supercomputing Centrum.
KH nestabilita Kelvinova-Helmholtzova nestabilita. Foto: University of Notre Dam. Simulace: FLUENT.
Aldebaran Homepage