ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВУХ ЗАРЯЖЕННЫХ МАКРОЧАСТИЦ В РАВНОВЕСНОЙ ПЛАЗМЕ
Филиппов А.В., Паль А.Ф., Старостин А.Н.

Поступила в редакцию: 25 Мая 2015

DOI: 10.7868/S0044451015110188

DJVU (252.8K)

PDF (846.2K)

Настоящая статья посвящена критическому обзору работ и изучению электростатического взаимодействия двух заряженных макрочастиц в равновесной плазме. Путем рассмотрения силы взаимодействия на основе тензора натяжений Максвелла показано, что в модели Пуассона - Больцмана две макрочастицы с одинаковыми зарядами всегда отталкиваются друг от друга как в изотермической, так и в неизотермической плазме. На тех расстояниях между макрочастицами, на которых возможна линеаризация больцмановских экспонент, взаимодействие между макрочастицами полностью описывается теорией Дебая - Хюккеля. Найдена связанная с электростатическим взаимодействием добавка к свободной энергии системы двух макрочастиц как путем интегрирования добавки к внутренней энергии, так и путем прямого вычисления добавки к энтропии. Показано, что свободная энергия совпадает с потенциалом Юкавы. Совпадение энергии взаимодействия, полученной интегрированием силы взаимодействия, со свободной энергией позволяет сделать вывод о потенциальном характере силы взаимодействия двух макрочастиц в равновесной плазме. Изучено влияние внешней границы на силу электростатического взаимодействия и показано, что характер взаимодействия зависит от выбора граничных условий на внешней границе. Также показано, что накопление объемного заряда вблизи внешней границы может приводить к притяжению двух одноименно заряженных частиц на расстояниях, сравнимых с радиусом внешней границы.