在地球上自然存在的等离子体之所以很少见，是因为在常温下气体的电离度非常低。所谓电离度，就是气体中被电离的粒子数目与中性粒子数目之比。在气体处于热力学平衡时，电离度?[1]
由沙哈方程确定：
3/2nini21T ?? ??2.4?10e?Ui/kT （1）ni?nnnnnn式中，ni和nn分别为带电粒子数密度和中性粒子数密度，T为温度，k为波尔兹曼常量（1.38?10?23J/K）,Ui为对应气体的电离能（最外层电子逸出所需要的能量）。
以氮气为例，在常温下，取T?300K，nn?3?1025m?3,Ui?14.5eV，可以求得ni/nn?10?122。由此可知，在常温下，气体电离度非常低，还不具有等离子提的性质。
等离子体是由电子、离子等带电粒子以及中性粒子（原子、分子、微粒等）组成的，宏观上呈现准中性，且具有集体效应的混合气体。
所谓准中性是指在等离子体中的正负离子数目基本相等，系统在宏观上呈现中性，但在小尺度上则呈现电磁性。
而集体效应则突出地反映了等离子体与中性气体的区别。中性气体中粒子的相互作用是粒子间频繁的碰撞，两个粒子只有在碰撞的瞬间才有相互作用，除此之外没有相互作用。而等离子体中带电粒子之间的相互作用是长程库仑力作用，体系内的多个带电粒子均同时且持续地参与作用，任何带电粒子的运动状态均受到其他带电粒子（包括近处和远处）的影响。另外，带电粒子的运动可以形成局部的电荷集中，从而产生电场，带电粒子的运动也可以产生电流，从而产生磁场，这些电磁场又会影响其他带电粒子的运动。因此等离子体呈现出集体效应。
按照这个一般的定义，许多物质都可以归入等离子体的范畴，例如，电解质溶液，它含有相等的正负离子，可称之为电解质等离子体；金属，由自由电子和固定不动的带正电的晶格组成，称之为固体等离子体。由电子和空穴组成的半导体，也属于固体等离子体。
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三、单粒子轨道运动
迄今为止，理论上描述等离子体的运动状态有三种方法。第一种是单粒子
轨道运动，这是最简单的一种，即在给定的电磁场中的运动，不考虑带电粒子运动对场的反作用以及带电粒子间的相互作用。这种方法能给出带电粒子运动的直观物理图像，是进一步了解复杂运动的基础。本文着重讨论带电粒子在电磁场中的运动规律， 针对带电粒子处于均匀电磁场环境 , 研究特殊情况和一般情况下带电粒子的运动学特性。
3.1 带电粒子在均匀电场中的运动学特性
??3.1.1 v0与E垂直或平行时带电粒子的运动轨迹[2]
带电粒子在电场中，它所受的力是通过电场实现的，电场是矢量，既有大小又有方向。电场的方向和大小与电子无关。在均匀电场中，任何位置的场强大小和方向相同。在特殊的情况下，带电粒子的运动只有两种。一是粒子的初速度平行射入电场，二是带电粒子垂直射入电场。当带电粒子平行射入电场时，带电粒子由于电场作用，它所受的电场力与初速度方向平行，所以电子做的是变速直线运动。当电子垂直射入电场时，由于带电粒子的初速度与电场方向垂直，带电粒子在电场中运动会发生偏转，它做的是类平抛运动。
??3.1.2 v0与E成任一夹角时带电粒子的运动轨迹[3]
???? 当v0与E有一夹角时（v0、E都在x、y平面内），忽略重力影响。由牛顺??第二定律qE?ma，得
????dvx?dvy?dvz qExi?Eyj?Ezk?m??dti?dtj?dt???当E??Ej时，（1）式变为
????k?? (1) ???dvx?dvy?dvz ?qEj?m??dti?dtj?dt?
??（2） k??
?5
所以
dvyqdvxdv??E z?0 （3） ?0 dtmdtdt(3)式积分得到 vx?v0sin? vy??q（4） Et?c vz?0
m由初始条件 t?0 vy0??v0cos? 可得
c??v0cos? （5） 所以有
vx?v0sin? vy??qEt?v0cos? vz?0 (6) m(6)式积分得 x?v0sin?t?k1 （7a） y??qEt2?v0tcos?t?k2 （7b） 2m z?0 （7c） 再把初始条件t?0时，x?0，y?0代入上式，有
k1?k2?0 （8） 则 x?v0tsin? y??1qE2（9） t?v0tcos? z?0
2m它表示带电粒子在电场中的运动轨迹是一条抛物线。
?10?20?30?40?50?60?70246810 图3 利用mathmatic模拟的抛物线
图3是利用mathmatic生成的模拟图像，表1是模拟过程中各个常量的取值，在这里，时间t的取值范围是?0,10?，可以看出，利用数值模拟生成的图像与我们的理论假想完全一致，说明前面的推导完全正确。在生成图像过程中，时间t的
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取值发生变化，我们会发现整个图像取得的部分也会随之改变，完全符合抛物线的性质。
v0 2.2?106m/s
m 1.67?10kg
?27
q 1.60?10?19C
E 300N/C
表1 模拟过程中常量的取值
B 10T ? ? 3
3.2 带电粒子在均匀磁场中的运动学特性
3.2.1 洛伦兹力[4]
带电粒子在磁场中运动，要受磁场的力，但是磁场是如何作用于它的？如图4是一个阴极射线管。阴极射线管是一个真空放电管，在它两个电极之间加上高电压时，就会从它的阴极发射出电子束来。这样的电子束即所谓阴极射线。电子束本身是不能用肉眼观察到的，为此在管中附有荧光屏，电子束打在荧光屏上将发出荧光，这样我们就可以看到电子的轨迹。没有磁场时，电子束由阴极发出后沿直线前进。如果早阴极射线管旁放一根磁棒电子束就会偏转。这表明电子束受
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到了磁场的作用力。如图4是是将磁铁的N极垂直地靠近阴极射线管一侧的情形，这时磁场是沿水平方向的。从电子束偏转的方向可以看出，它受到的力是向
???下的。如图4所示，电子的速度v、磁感应强度B和电子受到的力F三个矢量彼??此垂直。如果我们将磁棒在水平面偏转一个角度、使B不再垂直v，则电子束的偏转将会变小。
图4 磁场使阴极射线管偏转的演示
?? 实验证明，运动带电粒子在磁场中受的力F与粒子的电荷q、速度v和磁感?应强度B之间有如下关系：
??? F?qv?B (10)
?按照矢量叉乘的定义，(10)式表明，F的大小为
F?qvBsin? (11)
?????为与之间的夹角，的方向与和?vBvB构成的平面垂直。上式还表明，带电F?粒子受力F的方向，与它的电荷q的正负有关。（10）式给出的这个运动电荷在?磁场中受的力F，叫做洛伦兹力。
应当指出，由于洛伦兹力的方向总是与带电粒子速度的方向垂直，洛伦兹力永远不对粒子做功。它只改变粒子运动的方向，而不改变它的速率和动能。 现在我们了解了带电粒子在磁场中的受力，我们分两种情况来讨论带电粒子在均匀磁场中的运动。
?[5]?3.2.2 粒子的初速度v0垂直于B
??? 由于洛伦兹力F永远在垂直于磁感应强度B的平面内，而粒子的初速度v0 8