磁化电流密度 -回复
第二章 磁化
趋肤效应的产生
1
f
500
f r
r
f
―磁导率 ―电导率 ―电流的频率
交流电的优点： • 1）对表面缺陷检测灵敏度高 • 2）适宜于变截面工件的检测 （磁场分布较均匀） • 3）便于实现复合磁化和感应磁化（交变磁场叠加） • 4）有利于磁粉在被检表面上的迁移 （方向） • 5）设备结构简单 • 6）易于退磁（方向和效应） 交流电的局限性： • 1） 剩磁法检验时，受交流电断电相位的影响,剩磁 不够稳定 • 2） 探测缺陷的深度小
根据工件的几何形状，尺寸、大小和欲发 现缺陷方向而在工件上建立的磁场方向， 将磁化方法一般分为周向磁化、纵向磁化 和多向磁化（复合磁化）。 所谓周向与纵向，是相对被检工件上的磁 场方向而言的。
磁粉探伤机
磁粉探伤机
一 周向磁化ຫໍສະໝຸດ 周向磁化是指给工件直接通电，或者使电流
流过贯穿空心工件孔中的导体，旨在工件中建 立一个环绕工件的并与工件轴垂直的周向闭合 磁场，用于发现与工件轴平行的纵向缺陷，即 与电流方向平行的缺陷。 周向磁化常用方法有轴向通电法、中心导体法、 偏置芯棒法和支杆法等。
1 磁场方向与发现缺陷方向的关系
•
工件磁化时，当磁场 方向与缺陷延伸方 向垂直时，缺陷处 的漏磁场最大，检 测灵敏度最高。
2 磁化方法选择的依据
工件的尺寸大小。 工件的外形结构。 工件的表面状态。 工件过去的断裂情况和应力分布， 分析可能产生缺陷的部位和方向。
3 磁化方法的分类
支杆法的缺点
一次能检验较小区域。 接触不良产生电弧或烧伤。 大面积检验时，要求分块累计检验，很 费时。
二 纵向磁化
纵向磁化是指将电流通过环绕工件的线圈， 使工件沿纵长方向磁化的方法，工件中的磁 力线平行于线圈的中心轴线。用于发现与工 件轴垂直的周向缺陷。
磁化电流密度
磁化电流密度电流是电荷在导体中的流动现象，具有方向、大小和密度等特性。
其中，磁化电流是指在某些情况下，材料中的原子或分子在外加磁场的作用下，产生的一种虚拟电流。
本文将探讨磁化电流密度的定义、性质和应用。
一、定义和性质磁化电流密度是描述磁介质中磁化行为的重要物理量。
在磁介质中，由于原子或分子内部存在自旋和轨道运动，当外加磁场作用于磁介质时，原子的自旋和轨道运动都会受到影响，导致原子或分子的磁矩发生变化，从而产生磁场。
根据安培环路定理，磁化电流密度与磁场强度之间存在着一种函数关系，即安培定律。
安培定律表示，磁场中某个闭合曲线上的磁化电流密度与该曲线内部所包围的磁化物体磁矩之间成正比，且方向垂直于磁化物体表面。
磁化电流密度的定义可从微观和宏观两个层面来理解。
从微观层面来看，磁化电流密度是描述磁介质中原子或分子内部电子轨道运动的电流密度。
从宏观层面来看，磁化电流密度是磁介质中磁矩在外加磁场作用下产生的效应电流密度。
二、计算方法磁化电流密度的计算方法主要依赖于材料的磁化特性和外加磁场的分布情况。
对于均匀磁介质，磁化电流密度可通过磁场强度的散度计算得出。
在三维空间中，磁化电流密度的计算公式为：J_m = ∇ × M其中，J_m代表磁化电流密度，∇为矢量微分算子，×表示矢量叉乘运算，M表示磁化强度。
对于各向同性磁介质，磁化电流密度的计算公式可简化为：J_m = ∇ × (χ_mH)其中，χ_m为磁化率，H为外加磁场强度。
三、应用领域磁化电流密度在多个领域有着广泛的应用，特别是在磁学、材料科学和电磁学等领域。
1. 磁学研究：磁化电流密度是描述磁介质中磁矩运动的重要物理量。
通过研究磁化电流密度的分布和变化，可以揭示磁介质的磁性行为和磁相变等现象，为磁学理论和磁性材料设计提供重要依据。
2. 材料科学：磁介质在磁场中表现出丰富的磁性行为，包括顺磁、抗磁和铁磁等性质。
磁化电流密度的研究有助于揭示这些性质的本质，为材料设计和应用提供指导。
磁介质的磁化磁化电流磁化强度
一、有介质时的环路定理
真
空
L
B
dl
0
I内
（1）
S B dS 0 （2）
考虑到磁化电流（1）式则需加以修正
12
设：I0─ 传导电流 I ─ 磁化电流
B dl 0 (I0内 I内 )
L
0 I0内 0 M dl
磁 介 质
I
I0
L
L
B (
0
M
L
) dl
I0内
定义
H
pm
5
3.磁化电流
由于分子磁矩的取向一致 考虑到它们相对应的
分子电流
如 长直螺线管内部充满均匀的各向同性介质将 被均匀磁化
均匀磁 场
B
pm
螺线管截面
I
视频安培
表面电流
6
三、磁化强度
1.磁化强度
pmi
M lim i
ΔV 0 ΔV
对比电介质
极化强度
pei
P lim i
ΔV 0 ΔV
2.磁化强度与磁化电流的关系
1926年海森堡用量子力学中的交换力解 释了磁偶极子间相互作用的起源
1935年 朗道和栗佛希兹从磁场能量的 观点说明了磁畴的成因
磁畴
纯铁
硅铁
钴
Si-Fe单晶 (001)面的 磁畴结构
箭头表示 磁化方向
0.1mm
单晶磁畴结构 示意图
多晶磁畴结构 示意图
磁滞损耗 在交变电磁场中 铁磁质的反复磁化 将引起介质的发热 称为磁滞损耗 实验和理论都可以证明 磁滞损耗和磁 质回线所包围的面积成正比
介质的相对磁导率
与介质有关的电流产生
r1 r 1 r >>1
磁化电流公式
磁化电流公式磁化电流这个概念，在咱们物理学中可是个相当有趣的家伙。
先来说说啥是磁化电流。
简单讲，当一个材料被磁化的时候，就会产生一种特殊的电流，这就是磁化电流。
它可不像咱们平常生活中能直接看到、摸到的那种电流，它比较“神秘”。
要理解磁化电流公式，咱们得先搞清楚一些基本的概念。
比如说磁矩，这就好比是每个小磁体的“力量”和“方向”的综合体现。
磁化电流公式就像是一个神奇的密码，能帮咱们解开材料磁化的秘密。
我记得有一次在课堂上，给学生们讲解这个概念的时候，有个小家伙瞪着大眼睛，一脸困惑地问我：“老师，这磁化电流到底藏在哪里呀？”我笑着回答他：“它呀，就藏在那些小小的磁畴里面，就像一个个小精灵在悄悄工作。
”然后我拿出一块磁铁，给他们演示磁力线的分布，告诉他们磁化电流其实就在这看不见的磁力线中流动。
那咱们来看看磁化电流公式到底是啥样。
一般来说，磁化电流密度Jm 和磁化强度 M 之间有着这样的关系：Jm = ∇×M 。
这里的“∇×”是个数学运算符，叫旋度。
别被这吓到，其实就是一种描述空间变化的方式。
这个公式看起来可能有点复杂，但咱们把它拆开一点点看。
磁化强度 M 可以理解为材料被磁化的“程度”，而旋度呢，就是在描述这个“程度”在空间中的变化情况。
比如说，在一个不均匀磁化的物体中，不同地方的磁化强度不一样，通过这个公式就能算出磁化电流的分布。
再举个例子，想象一下一块马蹄形的磁铁。
它的两端磁力很强，中间相对较弱。
这时候，磁化强度就在不同位置有不同的值。
用咱们的磁化电流公式，就能算出在不同位置的磁化电流密度是多少。
在实际应用中，磁化电流公式可是大有用处。
比如说在设计电机、变压器这些电磁设备的时候，工程师们就得靠这个公式来准确计算磁场的分布和电流的情况，以保证设备能高效、稳定地工作。
学习磁化电流公式可不能死记硬背，得理解它背后的物理意义。
多做几道题目，多结合实际的例子去思考，慢慢地就能掌握其中的奥秘啦。
磁化电流密度
( ) , ( ) 。其次在铁电和铁磁物质或强场
情况下，P与E , M与H 之间将不再是齐次线性关系。 另外，对于各向异性的介质来说，介电常数和导磁
系数都是张量，场强和感应场强之间的关系推广为
Di ij E j ,
Bi ij H j , i, j 1,2,3
称为极化电流密度
P1
h
通过薄层进入介质2的正电荷为P2 ds ，由介质1 通过薄层下侧面进入薄层的正电荷为 因此薄层 P 1 ds 出现的净余电荷为
dQp ( P2 P 1 ) ds
以 p 为极化电荷面密度，则有 ˆ ds p ds ( P2 P ) d s ( P P ) n 1 2 1 得到
S V
即
p P
b) 极化电流密度与极化强度的关系
当电场随时间改变时，极化过程中正负电荷的
由此可见，负电荷为极化源头，正电荷为极化尾闾。
相对位移也将随时间改变，由此产生的电流称为极 化电流。极化电流和极化电荷也满足连续性方程：
p jp 0 t
即
p P jp P t t t
对 jm两边取散度，得
jm M
jm 0
这就说明磁化电流不引起电荷的积累，不存在磁化 电流的源头。
b) 磁化电流面密度与磁化强度的关系 对于均匀介质，磁化后介质内部的 M 为一常矢 量。可见 jm M 0 ，即介质内部 jm 0 。但
的总磁化电流： I m ina dl M dl
L
L
以 jm 表示磁化电流密度，有
第六章-磁介质概要
没有外磁场时 Ze2
4 0 r 2
m02r
(1) B
Ze2
40r 2
erB
m 2r
将 0 带入可得
Ze2
4 0 r 2
e0rB
erB
m02r 2m0r m()2 r
eB 或 e B
2m
2m
(2) B 此时 0 仍有 e B
2m
m0
er 2 2
0
m er2 e2r2 B
1.软磁材料 磁滞回 线狭长，磁滞损耗小，适用于交变磁场中。具有高的 磁导率和高的电阻率。
2.硬磁材料（永磁体）
永磁体(permanent magnet)是在外加的磁化场去掉后仍保留一定的
（最好是较强的）剩余磁化强度M（R 或剩余磁感应强度BR）的物体。 永磁体的作用是在它的缺口中产生一个恒定的磁场。做永磁铁的材
6.3.2 顺磁质和抗磁质
绕原子核轨道旋转运动的电子 相当于一个电流环，从而有一 定的磁矩称为轨道磁矩；
与电子自旋运动相联系的磁矩 叫做自旋磁矩；
由于电子带负电，其磁矩m和角速
度 的方向总是相反的。
I e e T 2
环形电流面积S r2
磁矩m
ISen
er 2 2
磁介质的分子可以分为两大类：一类分子中各电子 磁矩不完全抵消，因而整个分子具有一定的固有磁 矩；另一类分子中各电子的磁矩相互抵消，因而整 个分子不具有固有磁矩。
(L)
( L内)
在真空中M
0，H
B
0Leabharlann 或B=0 HH的单位：A/m或奥斯特(Oe),1A / m 4 103Oe
磁感应强度B所满足的“高斯定理”： B dS 0无论
(S)
磁介质的磁化特性及计算
J M M
（2） 磁化电流面密度 J S M 在紧贴磁介质表面取一长度元dl， 与此交链的磁化电流为
d I M d lM e d lM d l M t t
M
J SM
en d l
则 即
JSM Mt
J Me n S M
M 的切向分量
4. 磁场强度
介质中安培环路定理
将磁化电流体密度表达式 J 代入 ， M B ( JJ ) M 0 M 有 B ( M )J
B 定义磁场强度 H 为：H M , 即 B ( H M ) 0
0
0
则得到介质中的安培环路定理为： H ( r ) d l J ( r ) d S
外加磁场使介质发生磁化，磁化导致磁化电流。磁化电流同 样也激发磁感应强度，两种相互作用达到平衡，介质中的磁感应
强度B 应是所有电流源激励的结果：
B ( JJ ) 0 M
B d l ( J J ) d S 0 M
C S
J、JM 分别是传导电流密度和磁化电流密度。
C S
H ( r ) J ( r )
磁通连续性定理为
( r ) d S 0 B
S
B ( r ) 0
小结：恒定磁场是有源无旋场，磁介质中的基本方程为
（微分形式）
H (r) J(r) B (r) 0
( 1 ) 其中 称为介质的磁导率， 1 0 m r 0 r m称为介质
的相对磁导率（无量纲）。 磁介质的分类
B ( 1 ) H H 0 m
磁力计算公式口诀
磁力计算公式口诀磁力计算公式口诀是学习磁力学的基础，掌握了这些公式口诀，可以帮助我们更好地理解和应用磁力学知识。
下面就让我们来详细了解一下这些公式口诀的含义和应用吧。
1. 磁场强度H，磁场强度H是单位长度内的磁场强度，它是磁感应强度B和磁导率μ的乘积，即H=B/μ。
在计算磁场强度时，我们可以通过这个公式口诀来进行计算，从而得到磁场的强度。
2. 磁感应强度B，磁感应强度B是单位面积内的磁感应强度，它是磁场强度H和磁导率μ的乘积，即B=μH。
通过这个公式口诀，我们可以计算出磁感应强度，从而了解磁场的分布情况。
3. 磁化强度M，磁化强度M是单位体积内的磁化强度，它是磁化电流I和磁导率μ的乘积，即M=I/μ。
通过这个公式口诀，我们可以计算出磁化强度，从而了解物质的磁化情况。
4. 磁力F，磁力F是磁场中带电粒子所受的力，它是磁感应强度B、电荷q和速度v的乘积，即F=qvB。
通过这个公式口诀，我们可以计算出磁场中带电粒子所受的力，从而了解磁场对带电粒子的影响。
5. 磁通量Φ，磁通量Φ是磁感应强度B通过某一面积的总磁通量，它是磁感应强度B和面积S的乘积，即Φ=BS。
通过这个公式口诀，我们可以计算出磁感应强度B通过某一面积的总磁通量，从而了解磁场的分布情况。
6. 磁导率μ，磁导率μ是物质对磁场的响应能力，它是磁感应强度B和磁场强度H的比值，即μ=B/H。
通过这个公式口诀，我们可以计算出物质对磁场的响应能力，从而了解物质的磁性能力。
7. 磁场能量密度W，磁场能量密度W是单位体积内的磁场能量，它是磁感应强度B的平方和磁导率μ的乘积的一半，即W=(B^2)/2μ。
通过这个公式口诀，我们可以计算出磁场的能量密度，从而了解磁场的能量分布情况。
8. 磁化电流I，磁化电流I是物质中由于外加磁场而产生的磁化电流，它是磁化强度M和体积V的乘积，即I=MV。
通过这个公式口诀，我们可以计算出物质中由于外加磁场而产生的磁化电流，从而了解物质的磁化情况。
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磁化电流密度-回复
什么是磁化电流密度？
磁化电流密度是指在材料中产生磁化效应时所产生的电流密度。
当一个物体被置于外部磁场中时，它的原子和分子会被重新排列，从而导致材料具有磁性。
这种重新排列的过程中需要一定的电流来完成，而这个电流就被称为磁化电流。
磁化电流密度则是指单位面积内的磁化电流的大小。
在微观层面上，材料的磁化电流密度可以由其磁化电流矢量来表示，它与磁场的旋度成正比。
法拉第定律描述了磁化电流密度与磁场变化率之间的关系。
如何计算磁化电流密度？
磁化电流密度的计算可通过多种方法进行，其中最常用的是利用安培定律和麦克斯韦方程组中的磁场方程进行计算。
安培定律表明，在闭合回路上的总电流等于该回路所包围的自由电流和磁化电流的总和。
这样，我们可以通过对给定材料所包围区域内的总电流进行测量，再减去自由电流的贡献，就可以得到该区域内的磁化电流密度。
麦克斯韦方程组中的磁场方程则给出了磁场的变化率与电流密度之间的
关系。
通过对磁场随时间的变化进行测量，再结合材料的物理性质，可以计算出材料中的磁化电流密度。
在实际应用中，测量磁化电流密度往往较为困难，因为这需要对材料的微观结构进行详细的分析。
一种常见的测量方法是利用束缚电流来近似估计磁化电流密度。
束缚电流是指由于原子和分子在磁场中重新排列而产生的电流，它与磁化电流密度有着密切的关系。
束缚电流可以通过对磁滞回线进行测量来估计。
磁滞回线描述了材料的磁化和去磁化过程，通过对其进行分析，可以得到材料的磁化电流密度的一些信息。
磁化电流密度的应用
磁化电流密度在多个领域中都具有重要的应用。
在电磁学中，磁化电流密度是计算材料中磁场分布的关键因素之一。
它对于磁场传播、电磁感应等现象的研究都具有重要意义。
在材料科学中，磁化电流密度的大小和方向对材料的磁性质有着直接的影响。
了解并控制磁化电流密度可以帮助我们设计和开发出具有特定磁性质的材料，从而满足不同应用的需求。
此外，在电子器件制造中，磁化电流密度的分布对器件的性能和可靠性也具有重要影响。
通过研究磁化电流密度的分布情况，可以优化器件的设计，提高其工作效率和寿命。
总结
磁化电流密度是材料中产生磁化效应时所产生的电流密度。
它可以通过安培定律和麦克斯韦方程组中的磁场方程进行计算。
磁化电流密度的测量对于理解材料的磁性质和设计优化电子器件等方面具有重要的意义。
磁化电流密度在电磁学和材料科学等领域中都有广泛的应用。