等离子体电阻率怎样？比铜怎样？ 第1页

等离子体的电阻率确实非常非常小，在稀薄物质里的电导率可以说是无敌，但是其导电性能跟铜还是差得远。

在等离子体物理中广泛应用的Spitzer电阻率^[1]：

这个理论公式是1950s提出的，直到今天还有很广泛的应用

公式中的 是库伦对数，表达式是：

其中最小作用程的取法不同研究中不大一样，但大部分理论研究中都是用库伦对数表征等离子体中的碰撞的。

公式中可以直观的给出这样的规律，碰撞越多（库伦对数大），电阻率就越大。 温度越高（电离度越高），电阻率越小。

所以最理想的状况就是，碰撞非常非常少，也就是高度真空，温度非常非常高，达到完全电离。这种情况下电阻率很小。但是维持这样的环境很困难，或者很昂贵。

实际测量中，在 的真空度，大约20000度的温度下，等离子体的电导率大概是10^4 S/m ^[2]:

而常见的金属的导电率：

看电阻率天梯段位不说黄金和青铜了，简直是废铁都不如。

为什么等离子体会给我们一种，它电导率很高的感觉呢？

甚至是在很多计算中，我们都是考虑理想导体等离子体，也就是使用完全没有电阻的等离子体。

核心问题就是碰撞

在金属导体中，电子在很多离子中穿梭（黄线是运动轨迹）：

能影响电子运动的主要因素是碰撞。电子在金属这种到处都是原子核的物质中的碰撞频率非常高，碰撞自由程很短，两次碰撞之间电子走的路程可以近似成直线，电阻主要就是来自于电子和离子之间的碰撞。

而在稀薄的等离子体中，能影响电子运动的除了碰撞还有电磁场（黄线是运动轨迹，灰线是磁场）：

而在两次碰撞之间，电子受到电磁场作用运动情况会发生非常巨大的改变。在很多时候，我们只关注这部分运动情况的时候，可以假设没有碰撞。这可以极大的减小运算量。

在计算中所使用的这种无电阻假设并不代表等离子体就是超导的，相反，等离子体电阻跟金属比还是很大的。只是在金属中产生电阻的因素【碰撞频率】在等离子体中很小。

=========

Pjer内容分类：

精选 射电 编程 科研&工具 太阳物理

参考

1. ^ Cohen, Robert S.; Spitzer, Jr., Lyman; McR. Routly, Paul (October 1950). "The Electrical Conductivity of an Ionized Gas" . Physical Review. 80 (2): 230–238. doi:10.1103/PhysRev.80.230.
2. ^ Haun, Jens & Kunze, H.-J & Kosse, S & Schlanges, M & Redmer, R. (2002). Electrical conductivity of nonideal carbon and zinc plasmas: Experimental and theoretical results. Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics. 65. 046407. 10.1103/PhysRevE.65.046407.