Plazma kod automobilskih svjećica
**Debyeva duljina** ili Debyev polumjer je doseg električnog polja nekog naboja u plazmi. U plazmi je broj elektrona i iona jednak, tako da je ona električki neutralna. Ako u nju unesemo točkasti pozitivni naboj, on će privlačiti okolne elektrone i odbijati pozitivne ione. Stvara se oblak naboja koji nazivamo **Debyev oblak** (prema nizozemskom fizičaru Peteru Debyeu). Uneseni naboj je elektrostatički zasjenjen i njegovo polje izvan oblaka isčezava. 

Ako polako povećavamo temperaturu plazme, povećavamo i prosječnu brzinu čestica. Nasumično gibanje elektrona, duboko u oblaku, neće biti dovoljno da ga odvoji od unesenog naboja. Ali pri rubu oblaka je električno polje zbog zasjenjenja mnogo manje i kinetička energija može prevladati elektrostatski potencijal. Elektron tada bježi iz oblaka. 

Debyeva duljina igra važnu ulogu u fizici plazme, kod elektrolita (otopina ili talina, koja je električki vodljiva zbog gibanja slobodnih iona) i koloidnih sustava. Općenito, Debyeva duljina - *λD* se može računati kao:

{\displaystyle \lambda \_{D}=\left({\frac {\varepsilon \_{r}\varepsilon \_{0}\,k\_{B}T}{\sum \_{j=1}^{N}n\_{j}^{0}\,q\_{j}^{2}}}\right)^{1/2}}
gdje je: *εr* – relativna dielektrična konstanta, *ε0* - dielektrična konstanta vakuuma, *kB* – Boltzmannova konstanta, *T* – termodinamička temperatura, *N* – broj različitih električki nabijenih čestica, *n* - gustoća nabijenih čestica, *q* – točkasti naboj.

Karakteristične vrijednosti
---------------------------

Kod plazmi u svemiru, gdje je gustoća elektrona jako mala, Debyeva duljina može dostići makroskopske vrijednosti, kao što su magnetosfera, Sunčev vjetar, međuzvjezdana materija i međugalaktička materija. 

|  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| **Plazma** | **Gustoća***n*e(m-3) | **Temperatura elektrona**  *T*(K) | **Magnetsko polje***B*(T) | **Debyeva duljina***λ*D(m) |
| **Sunčeva jezgra** | 1032 | 107 | -- | 10−11 |
| **Tokamak** | 1020 | 108 | 10 | 10−4 |
| **Tinjalica (tinjav izboj)** | 1016 | 104 | -- | 10−4 |
| **Ionosfera** | 1012 | 103 | 10−5 | 10−3 |
| **Magnetosfera** | 107 | 107 | 10−8 | 102 |
| **Sunčev vjetar** | 106 | 105 | 10−9 | 10 |
| **Međuzvjezdana materija** | 105 | 104 | 10−10 | 10 |
| **Međugalaktička materija** | 1 | 106 | -- | 105 |

### Debyeva duljina u plazmi

Kod plazme prostor se može smatrati kao vakuum, pa je εr = 1, a Debyeva duljina

{\displaystyle \lambda \_{D}={\sqrt {\frac {\varepsilon \_{0}k\_{B}/q\_{e}^{2}}{n\_{e}/T\_{e}+\sum \_{ij}j^{2}n\_{ij}/T\_{i}}}}}
gdje je: *λD* – Debyeva duljina, *ε0* - dielektrična konstanta vakuuma, *kB* – Boltzmannova konstanta, *q* – točkasti električki naboj, *Te* i *Ti* – termodinamička temperature elektrona i iona, ne - gustoća elektrona, nij - gustoća iona.

Kako su ioni puno sporiji od elektrona, obično se u gornjoj jednadžbi zanemaruju i onda slijedi: 

{\displaystyle \lambda \_{D}={\sqrt {\frac {\varepsilon \_{0}k\_{B}T\_{e}}{n\_{e}q\_{e}^{2}}}}}

Izvori
------

1. ↑  Kirby BJ.. *Micro- and Nanoscale Fluid Mechanics: Transport in Microfluidic Devices*.
2. ↑  Li D (2004). *Electrokinetics in Microfluidics*.
3. ↑  PC Clemmow & JP Dougherty (1969). *Electrodynamics of particles and plasmas*. Redwood City CA: Addison-Wesley. str. §7.6.7, p. 236 ff.. ISBN 0201479869. Arhivirano iz originala na datum 2014-01-01. Pristupljeno 2015-02-17.
4. ↑  RA Robinson &RH Stokes (2002). *Electrolyte solutions*. Mineola NY: Dover Publications. str. 76. ISBN 0486422259.
5. ↑  See DC Brydges & Ph A Martin  *Coulomb Systems at Low Density: A Review*[*mrtav link*]
6. ↑   Arhivirano 2011-10-01 na Wayback Machine-u Chapter 19: The Particle Kinetics of Plasma

Vanjske poveznice
-----------------

* Arhivirano 2011-09-17 na Wayback Machine-u *Što je plazma*, Filozofski fakultet Rijeka