ELECTRODYNAMICS OF PLASMA SOLENOID AND ELECTROMAGNETIC PROPERTIES OF INDUCTIVE DISCHARGE

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The electrodynamic properties of a plasma solenoid with cold collisional magnetoactive plasma and the dynamics of wave excitation by azimuthal current on its surface have been studied at arbitrary ratiosarbitrary ratios between the external current source frequency, electron cyclotron frequency, and plasma frequency. Cases of unbounded and longitudinally bounded plasma solenoids have been considered. Their complex impedances and effective resistances as quantities characterizing the power absorbed in the plasma source have been calculated. It is shown that despite the limitation of the complex impedance concept to the quasi-stationary case, its real part coincides with the effective resistance even beyond the quasistationarity condition. The resonant dependencies of the calculated complex impedances and effective plasma resistances indicate that in the presence of an external magnetic field, resonant excitation of electromagnetic waves by azimuthal current with a significant longitudinal component of the electric field strength is possible in the plasma solenoid at frequencies lower than cyclotron and plasma frequencies.

About the authors

I. N. Kartashov

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Physics

Email: igorkartashov@mail.ru
Russian Federation, Moscow

M. V. Kuzelev

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Physics

Author for correspondence.
Email: kuzelev@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. S. Shinohara, Adv. in Phys.: X 3, 1420424 (2018); doi: 10.1080/23746149.2017.1420424.
  2. S. Isayama, S. Shinohara, and T. Hada, Plasma and Fusion Research 13, 1101014 (2018); doi: 10.1585/pfr.13.1101014.
  3. F. F. Chen, Plasma Sources Sci. Technol. 24, 014001 (2015); doi: 10.1088/0963-0252/24/1/014001.
  4. Е. А. Кралькина, УФН 178, 519 (2008); [E. A. Kral’kina, Phys. Usp. 51, 493 (2008); doi: 10.1070/PU2008v051n05ABEH006422].
  5. S. Shinohara et al., IEEE Trans. on Plasma Science 42, 1245 (2014).
  6. F. F. Chen, Phys. Plasmas 21, 093511 (2014); doi: 10.1063/1.4896238.
  7. F. F. Chen, IEEE Trans. on Plasma Science 43, 195 (2015).
  8. S. Shinohara et al., IEEE Trans. on Plasma Science 46, 252 (2018).
  9. S. Samukawa et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 45, 253001 (2012); doi: 10.1088/0022-3727/45/25/253001.
  10. В. Л. Вдовин, Физика плазмы 39, 115 (2013) [V.L.Vdovin, Plas. Phys. Rep. 39, 95 (2013); doi: 10.1134/S1063780X13020037].
  11. C. Lau et al., Nucl. Fusion 58, 066004 (2018); doi: 10.1088/1741-4326/aab96d.
  12. R. W. Boswell, Phys. Lett. A 33, 457 (1970); doi: 10.1016/0375-9601(70)90606-7.
  13. R. W. Boswell, Plasma Physics and Controlled Fusion 26, 1147 (1984).
  14. R. W. Boswell, Australian J. Phys. 25, 403 (1972); doi: 10.1071/PH720403.
  15. R.W. Boswell, J. Plas. Phys. 31 (2), 197-208 (1984); doi: 10.1017/S0022377800001550.
  16. F. F. Chen, Plasma Physics and Controlled Fusion 33, 339 (1991); doi: 10.1088/0741-3335/33/4/006.
  17. K. P. Shamrai and V. B. Taranov, Plasma Physics and Controlled Fusion 36, 1719 (1994).
  18. И.Н. Карташов, М.В. Кузелев, ЖЭТФ, 158, 738 (2020) [I. N. Kartashov, M. V. Kuzelev, J. Exp. Theor. Phys. 131, 645 (2020); doi: 10.1134/S1063776120090162].
  19. H. Tamura et al., IEEE Trans. on Plasma Science 46, 3662 (2018).
  20. Д. С. Степанов, А. В. Чеботарев, Э. Я. Школьников, ТВТ 57, 347 (2019) [D. S. Stepanov, A. V. Chebotarev, and E. Y. Shkol’nikov, High Temp. 57, 316 (2019); doi: 10.1134/S0018151X19030155].
  21. И. Н. Карташов, М. В. Кузелев, ТВТ 56, 346 (2018) [I. N. Kartashov and M. V. Kuzelev, High Temp. 56, 334 (2018); doi: 10.1134/S0018151X18030100].
  22. И. Н. Карташов, М. В. Кузелев, ЖЭТФ 156, 355 (2019) [I. N. Kartashov and M. V. Kuzelev, J. Exp. Theor. Phys. 129, 2981 (2019); doi: 10.1134/S106377611907015X].
  23. И. С. Абрамов, Е. Д. Господчиков, А. Г. Шалашов, ЖЭТФ 156, 528 (2019) [I. S. Abramov, E. D. Gospodchikov, and A. G. Shalashov, J. Exp. Theor. Phys. 129, 444 (2019); doi: 10.1134/S106377611907001X].
  24. E. A. Kralkina et al., AIP Advances 8, 035217 (2018); doi: 10.1063/1.5023631.
  25. E. A. Kralkina et al., Plasma Sources Sci. Technol. 26, 055006 (2017); doi: 10.1088/1361-6595/aa61e6.
  26. E. A. Kralkina et al., Plasma Sources Sci. Technol. 25, 015016 (2016); doi: 10.1088/09630252/25/1/015016.
  27. А. Ф. Александров, М. В. Кузелев, Теоретическая плазменная электротехника, Изд. физического ф-та МГУ, Москва (2011).
  28. В. Л. Гинзбург, А. А. Рухадзе, Волны в магнитоактивной плазме, URSS, Москва (2013).
  29. И. Н. Карташов, М. В. Кузелев, Радиотехника и электроника 68, 1165 (2023) [I. N. Kartashov and M. V. Kuzelev, J. Comm. Tech. Electr. 68, 1394 (2023); doi: 10.1134/S1064226923120094].
  30. А. А. Самарский, Ю. П. Попов, Разностные методы решения задач газовой динамики, Наука, Москва (1975).
  31. Д. В. Сивухин, Общий курс физики. Т.3. Электричество, ФИЗМАТЛИТ, Москва (2004).
  32. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Электродинамика сплошных сред, ФИЗМАТЛИТ, Москва (2005).
  33. А. Ф. Александров, Л. С. Богданкевич, А. А. Рухадзе, Основы электродинамики плазмы, Высшая школа, Москва (1988) [A. F. Alexandrov, L. S. Bogdankevich, and A. A. Rukhadze, Principles of Plasma Electrodynamics, Springer Verlag, Heidelberg (1984)].
  34. А. Н. Тихонов, А. А. Самарский, Уравнения математической физики, Изд. Московского университета, Москва (1999).
  35. М. В. Кузелев, А. А. Рухадзе, П. С. Стрелков, Плазменная релятивистская СВЧ-электроника, ЛЕНАНД, Москва (2018).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».