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磁粉检测 1 磁粉检测原理 图1 不连续性处漏磁场分布 二、 磁粉检测中的相关物理量 1. 磁场和磁力线 磁场：具有磁性作用的空间 磁场的特征、显示和磁力线 磁场的特征：是对运动的电荷（或电流）具有作用力，在磁场变化的同时也产生电场。 磁场的显示：磁场的大小、方向和分布情况，可以利用磁力线来表示。如图2所示. 磁力线在每点的切线方向代表磁场的方向，磁力线 的疏密程度反映磁场的大小。 磁力线具有以下特性： 磁力线是具有方向性的闭合曲线。在磁体内，磁力线是由S极到N极，在磁体外，磁力线是由N极出发，穿过空气进入S极的闭合曲线。 磁力线互不相交。 磁力线可描述磁场的大小和方向。 磁力线沿磁阻最小路径通过。 在国际单位制中，力Fm的单位用牛顿（N），电量q的单位用库仑（C），速度v的单位用米/秒（m/s），磁感应强度的单位定为 N·s/（C·m）＝N/(A·m)，称为特斯拉，用T表示，即 1T= 1N/(A·m) 可以用磁感应线来描绘磁场的分布，并且规定：通过磁场中某点处垂直于B矢量的单位面积的磁感应线数等于该点B矢量的大小，该点磁感应线的切线方向为B矢量的方向。 在任何磁场中，每一条磁感应线都是和闭合电流相互套链的无头无尾的闭合线，磁场较强的地方，磁感应线较密；反之，磁感应线就较疏， 4. 磁通量 在磁场中，通过一给定曲面的总磁感应线，称为通过该曲面的磁通量，用Φ表示。 在曲面上取面积元ds，如图所示，ds的法线方向与该点处磁感应强度方向之间的夹角为θ，则通过面积元ds的磁通量为 所以，通过有限曲面S的磁通量为 磁通量的单位为T·m2，叫做韦伯（Wb）。因此，磁感应强度也称为磁通密度。 对闭合曲面来说，一般规定取向外的指向为正法线的指向，这样，磁感应线从闭合面穿出处的磁通量为正，穿入处的磁通量为负。由于磁感应线是闭合线，因此穿入闭合曲面的磁感应线数必然等于穿出闭合曲面的磁感应线数，所以通过任一闭合曲面的总磁通量必然为零，即 上式称为磁场的高斯定理，是电磁场理论的基本方程之一。该定理说明，磁场是涡旋场，其磁感应线无头无尾，恒是闭合的。 5. 磁场强度 它是表征磁化强度的物理量。空间任一点的磁场强度H等于导线中的电流（称为传导电流）所激发的磁场矢量和，称为安培环路定理： 磁场强度为矢量，其单位为安/米（A/m）。安培环路定理表明H矢量的环流（沿任何闭合曲线的线积分）只和传导电流I有关，与磁介质的磁性无关。 6.磁导率 它是表征介质磁特性的物理量。 式中 为真空中的磁导率， 。 为相对磁导率。 所有顺磁性材料、抗磁性材料的磁化率都很小，其相对磁导率几乎等于1，这说明它们对原磁场只产生微弱的影响。而铁磁性材料相对磁导率可达几十到几千。 磁感应强度B，磁场强度H，磁导率 三者之间有以下关系： 由上式可知：在磁场强度H一定的情况下，不同介质中感生出的磁感应强度不同，铁磁性材料中的磁感应强度比非铁磁性材料大几百上千倍。 三、铁磁性材料的磁化曲线 1.铁磁性材料 ①磁畴 在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作 用，这个相互作用促使相邻原子中电子磁矩平行排列起来，形成一 个自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域， 称为磁畴。 一个典型的磁畴宽度约为10-3cm，体积约为10-9cm3，内部大 约含有1014个磁性原子。 在没有外加磁场作用时， 铁磁性材料内各磁畴的磁 矩方向相互抵消，对外显 示不出磁性，如下图a。 当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁畴就会受到外加磁场的作用，一是使 磁畴磁矩转动，二是使畴壁发生位移，最后全部磁畴的磁矩方向转向与外加磁场 方向一致，铁磁性材料被磁化，显示出很强的磁性。 永久磁铁中的磁畴，在一个方向上占优势，因而形成N和S极，能显示出很强 的磁性。 在高温情况下，磁体中分子热运动会破坏磁畴的有规则排列，使磁体的磁性 削弱。超过某一温度后，磁体的磁性也就全部消失而呈现顺磁性，实现了材料的 退磁。铁磁性材料在此温度以上不能再被外加磁场磁化，并将失去原有的磁性的 临界温度称为居里点或居里温度。从居里点以上的高温冷却下来时，只要没有外 磁场的影响，材料仍然处于退磁状态。 ② 磁化过程 (1)未加外加磁场时，磁畴磁矩杂乱无章，对外不显示宏观磁性，如图 (a) (2)在较小的磁场作用下，磁矩方向与外加磁场方向一致或接近的磁畴体积增大，而磁矩方向与外加磁场方向相反的磁畴体积减小，畴壁发生位移，如图 (b)。 (3)增大外加磁场时，磁矩转动畴壁