Physique-Chimie · term

Introduction à la physique des plasmas

Ce que tu dois retenir

Chapitre 1 — Qu'est-ce qu'un plasma ?

Un plasma est un gaz ionisé globalement neutre qui conduit l'électricité.

Chapitre 2 — Quasi-neutralité et degré d'ionisation

La quasi-neutralité relie densité électronique et densité ionique.

Chapitre 3 — Comment créer et confiner un plasma ?

Une décharge électrique dans un gaz est la méthode la plus courante pour produire un plasma froid.

Chapitre 4 — Des plasmas partout autour de nous

La fusion contrôlée est un enjeu majeur de la physique des plasmas.

Teste-toi

1. Qu'est-ce qu'un plasma ?

AA. Un gaz ionisé contenant des électrons libres et des ions
BB. Un liquide très chaud et conducteur
CC. Un solide cristallin avec des défauts
DD. Un gaz parfait sans aucune charge
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Réponse : A — A. Un gaz ionisé contenant des électrons libres et des ions

Un plasma est un gaz dont une fraction des atomes a perdu des électrons, créant un mélange conducteur d'ions et d'électrons.

2. Parmi les exemples suivants, lequel n'est pas un plasma ?

AA. Un éclair d'orage
BB. Une aurore polaire
CC. Un glaçon
DD. Le vent solaire
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Réponse : C — C. Un glaçon

Un glaçon est de l'eau à l'état solide ; les autres sont des gaz ionisés ou des plasmas naturels.

3. Que signifie la quasi-neutralité d'un plasma ?

AA. Il ne contient aucun électron
BB. Les charges positives et négatives se compensent à grande échelle
CC. Il est totalement isolant électrique
DD. Il ne contient que des ions négatifs
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Réponse : B — B. Les charges positives et négatives se compensent à grande échelle

À l'échelle macroscopique, la densité de charge positive des ions compense celle des électrons, d'où n_e ≈ Z n_i.

4. Quelle grandeur mesure la proportion d'atomes ionisés dans un plasma ?

AA. La température
BB. La pression
CC. Le degré d'ionisation α
DD. La constante de Boltzmann
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Réponse : C — C. Le degré d'ionisation α

Le degré d'ionisation α compare le nombre d'ions au nombre total de particules lourdes.

5. En laboratoire, comment crée-t-on souvent un plasma ?

AA. En refroidissant un gaz à -200°C
BB. En appliquant une décharge électrique dans un gaz
CC. En comprimant un liquide
DD. En laissant un gaz au repos
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Réponse : B — B. En appliquant une décharge électrique dans un gaz

Une forte tension accélère les électrons libres qui ionisent les atomes par collisions, formant un plasma.

6. Dans un tokamak, le plasma chaud est confiné grâce à :

AA. La force de gravitation
BB. Des parois en acier réfractaire
CC. Un champ magnétique intense
DD. Un laser continu
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Réponse : C — C. Un champ magnétique intense

Les champs magnétiques enroulent les trajectoires des particules chargées et les empêchent de toucher les parois.

7. Pour obtenir la fusion nucléaire contrôlée, il faut :

AA. Refroidir le plasma à 0°C
BB. Chauffer un plasma à plus de 100 millions de degrés
CC. Utiliser un gaz neutre à pression ambiante
DD. Éviter tout confinement
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Réponse : B — B. Chauffer un plasma à plus de 100 millions de degrés

La fusion nécessite des températures extrêmes pour vaincre la répulsion électrostatique entre noyaux, comme au cœur du Soleil.

8. Quel phénomène naturel est un plasma ?

AA. La pluie
BB. Le vent solaire
CC. Un glacier
DD. La lave refroidie
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Réponse : B — B. Le vent solaire

Le vent solaire est un flux de particules chargées (électrons et ions) éjectées par le Soleil, donc un plasma.

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