Nível 4 · Graduação avançada · Kit didático · Terceiro e quarto ano de graduação
Sistemas de plasma e fusão
Um registro de laboratório para estudantes e um guia específico para docentes transformam o modelo interativo em uma investigação repetível.
Registro do estudante
Regime plasmático e mapa da cadeia de ganho
Quais comparações adimensionais e em escala de comprimento determinam o modelo válido de plasma, e onde o ganho de fusão entra no livro de registro completo da instalação?
Preparação
- • Use o laboratório de regime plasmático. Estabeleça densidade, temperatura, campo e tamanho do dispositivo, compare escalas características e então trace a potência de fusão por meio de definições de plasma, engenharia e ganho elétrico.
Preveja primeiro
- 1. Preveja como o aumento da densidade altera o comprimento de Debye e a frequência do plasma.
- 2. Preveja se o ganho de plasma acima de um garante a produção líquida de energia elétrica.
| Variável | Função | Unidade |
|---|---|---|
| Densidade e temperatura | Entradas de plasma | m⁻³ e eV |
| Campo magnético e tamanho do dispositivo | Entradas de confinamento | T e m |
| Comprimento de Debye, raio de giro, frequência do plasma | Escalas dependentes | m e Hz |
| Ganho de plasma/engenharia/elétrico | Diagnóstico do Sistema | Adimensional |
Colunas de observação
Analise
- 1. Qual comparação de escala suporta uma descrição de fluido?
- 2. O plasma é magnetizado para a espécie selecionada?
- 3. Qual definição de ganho exclui a energia da usina de recirculação?
- 4. Qual instabilidade ou efeito de transporte está fora desse modelo de dimensão zero?
Estrutura da conclusão
Para n=___, T=___ e B=___, o regime é ___ porque ___; Qplasma=___ corresponde ao status net-elétrico ___ após ___.
Guia do docente · 60–80 minutos
Ensine a investigação, não a interface
Objetivo: Os alunos classificam um plasma usando escalas características e mantêm definições de ganho nuclear, plasma, de engenharia e net-elétrico distintas.
Preparação
- • Revise a velocidade térmica e o raio de giro dependentes da espécie.
- • Defina cada limite de ganho.
- • Prepare um caso em que Qplasma>1 mas a saída líquida elétrica seja negativa.
Movimentos de facilitação
- • Exigir rótulos de espécies em escalas cinéticas.
- • Compare as escalas com o tamanho do dispositivo antes de escolher um modelo.
- • Rastreie cada auxiliar e perda de conversão pela cadeia de ganho.
Acessibilidade e participação
- • Use instruções de razão junto com escalas logarítmicas.
- • Forneça um diagrama de ganho-limite de fluxo.
- • Soletra espécies e unidades em cada cabeçalho da tabela.
Evidências de aprendizagem
- • Uma tabela em escala característica
- • Uma classificação justificada por regime
- • Uma distinção completa de cadeia de ganho
Verificações de concepções erradas
O gás ionizado quente é automaticamente um plasma ideal.
O comportamento coletivo e a validade do modelo dependem da blindagem Debye, colisão, magnetização e separação de escalas.
O ponto de equilíbrio científico significa que uma usina está pronta.
O ganho de plasma exclui muitas perdas de condutor, conversão térmica, recirculação e instalações.
Extensão
Compare a magnetização de elétrons e íons e identifique o modelo de transporte que cada ordenação suporta.