A fluid model was used to study the response of a nonmagnetized plasma to a high-voltage sphere for a time interval up to 20000 plasma periods. Different applied voltages, background plasma densities and voltage rise times were considered. It was found that after the transient response to the applied voltage the system evolves to a steady state. In the steady state, the ion density satisfies the Boltzmann relation. The thicknesses of both the electron sheath and the presheath increase with the applied voltage. The sheath thickness, estimated from the electron and ion density profiles, agrees with the simple Langmuir-Blodgett (LB) theory, but the simulation current is 2-5 times higher. If the voltage is applied according to an exponential law with a rise time tau , only the electron motion at very early times is affected if tau <or= omega pe-1. A finite tau reduces the initial acceleration and density build-up of the electrons around the sphere. The overshoot oscillation seen at early times for small tau does not occur for tau =10 omega pe-1. The formation of the spherical double layer is delayed, and at a given time, it is located closer to the sphere compared to the case of tau <or= omega pe-1. For different tau s, the system reaches the steady state in slightly different ways.
流体モデルを用いて、非磁化プラズマの高電圧球に対する応答を、20000プラズマ周期までの時間間隔で研究した。異なる印加電圧、背景プラズマ密度、および電圧立ち上がり時間を考慮した。印加電圧に対する過渡応答の後、系は定常状態に達することが見出された。定常状態では、イオン密度はボルツマン関係を満たす。電子シースとプレシースの両方の厚さは、印加電圧とともに増加する。電子密度およびイオン密度プロファイルから推定されたシース厚さは、単純なラングミュア・ブロジェット(LB)理論と一致するが、シミュレーション電流は2〜5倍高い。立ち上がり時間τを持つ指数則に従って電圧を印加した場合、τ ≦ ω_pe^{-1} であれば、極めて初期の電子運動のみが影響を受ける。有限のτは、球周囲の電子の初期加速度と密度蓄積を低減する。小さなτで初期に見られる過渡振動は、τ = 10 ω_pe^{-1} では発生しない。球状二重層の形成は遅延し、特定の時刻におけるその位置は、τ ≦ ω_pe^{-1} の場合と比較して球に近い。異なるτに対して、系はわずかに異なる経路を経て定常状態に達する。