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漏磁探伤原理 第一节 磁学基础知识 一、磁现象和磁场 载流导体的周围存在着磁场，磁化后的物体如磁铁棒的周围也存在着磁场，虽然磁铁棒磁场和载流导体周围磁场的产生不一样，但都认为磁场是由电流产生的。在历史上很长一段时间里，磁学和电学的研究一直彼此独立地发展着。人们曾认为磁与电是两类截然分开的现象，直至19世纪，一系列重要的发现才打破了这个界限，使人们开始认识到电与磁之间有着不可分割的联系。 一个电子围绕原子核在轨道上旋转，形成一个微小的电流环。由于电流环的存在，就有磁场。而所有物质的原子周围都有电子旋转，所以我们可以想象所有的物质都有磁效应。这种效应对大多数物质是很微弱的，但有一些物质，包括铁、镍、钴等，具有很强的磁效应。电子除沿轨道的运动外，还存在本省的自转，这两种运动都能产生磁效应，而电子自转的效应是主要的。这种电子或电荷的运动相当一个非常小的电流环，这个小电流环在效果上就是一个微小的磁铁。显然每一个原子电流环的磁矩都很小，但是一根磁铁棒里的亿万个原子电流环所呈现的总效应就能在磁铁棒的周围形成一个强大的磁场。 所有磁化物体都有一个北极（N极）和一个南极（S极），它们不能独立地存在。磁极不能孤立存在，而电荷却可以。这是磁场和电场的重要区别之一。 二、相对磁导率和磁性物质 磁导率标示材料被磁化的难易程度，它的符号μ表示，单位为H/m。 为了比较各种材料的导磁能力，把任何一种材料的磁导率与真空磁导率的比值，叫做这种材料的相对磁导率，用μr表示。 按照物质的磁性质，一般材料可分为抗磁性、顺磁性和铁磁性三类。 （1）抗磁性物质：置于磁场中，其内部的磁感应强度将减小，相对于磁导率μr略小于1。铜、铅等为抗磁性物质。 （2）顺磁性物质：置于磁场中，其内部的磁感应强度将增加，相对磁导率μr略大于1。铝、锰等为顺磁性物质。 （3）抗磁性物质：置于磁场中，其内部的磁感应强度急剧增加，相对磁导率μr》1，可达几千甚至几十万。铁、镍、钴及它们与其他金属元素组成的合金为铁磁性物质。 三、磁学基本物理量 1.磁感应强度B 磁感应强度又称磁通密度，表示磁场内某点性质的基本物理量。其方向与该点的磁感应线方向一致，大小用通过垂直于磁场方向的单位截面积上的磁感应线数目来表示。国际单位制中，磁感应强度单位是特斯拉（T）。 1T=1Wb/m2 2.磁通量Φ 磁通量表示在磁场中穿过某一截面积A的磁感应线数。在均匀磁场中，由于各点B的大小与方向相同，如取截面A与磁场方向垂直，则Φ=B·A。国际单位制中，磁通量的单位为韦伯（Wb）。 3.磁场强度H 因为磁感应强度B与磁场内的介质有关，为了排除磁介质的影响，引入磁场强度矢量H，它的大小仅与产生该磁场的电流大小及载流导体的分布形状有关。磁场强度H和磁感应强度B有如下关系：H=B/μ。在国际单位制中，磁场强度的单位为A/m。 四、磁化与磁化曲线 1.磁化 通常在未磁化的铁磁性物质中，电子自旋磁矩可以在小范围内“自发地”排列起来，形成约为10-9m3的自发磁化区，在区域称之为磁畴。无外磁化场作用时，磁畴呈无规则的排列，所以在宏观上不显示磁性。在施加外磁场后，在磁化场力矩作用下，各磁畴在一定程度上沿着磁场方向排列起来，这种过程称为铁磁性物质的磁化。 a.无外磁化场作用的磁畴分布 b.有外磁化场作用的磁畴分布 2.磁化曲线 铁磁性材料的磁化特性通常用磁化曲线（B—H曲线）来表征，它反映了材料磁化程度随外磁场变化的规律以及铁磁性材料所具有的高磁导率、磁饱和性和磁滞性。 起始磁化曲线和磁滞回线 图中，0ab为曲线为起始磁化曲线。在施加外磁场H之前，材料是没有磁化过的，外磁场H=0，B=0。当H增大时，B起先增大得快，然后较慢，到后来变成几乎不增加了，这一状态叫做磁饱和，饱和点b处的B值叫做饱和磁感应强度Bm。由b点处减小外磁场时，材料中的磁感应强度不沿原来ba0下降变化，而沿bc变化。即使外磁场为零，仍剩余一个0c的磁感应强度，这个磁感应强度叫做剩磁Br。当反方向增加磁场时，磁感应强度沿cd变化，至H值为0d时，B值为零，这时的磁场强度称为矫顽力Hc。进一步反向增大磁场，沿de变化，磁感应强度在负方向饱和。如果这时沿反方向减小磁场，磁感应强度的曲线就沿ef变化。当进一步沿正向增大磁场时，便出现fgb，这个封闭的曲线bcdefgb不管以后进行多少次反复都不会发生变化。可以看出，B的变化总是落后于H的变化，这种现象称为磁滞，因此该曲线也称作磁滞回线。 五、铁磁材料的磁性分类 铁磁性材料品种繁多，磁性各异。按照材料的磁性，大致可分为硬磁材料、软磁材料和介于二者之间的常用钢铁材料。 1.硬磁材料 硬磁材料的特点是磁滞回线较宽，具有较大的矫顽力和磁能积，剩磁也较大，磁滞现象比较显著。若将硬磁材料放在外加磁场中充磁后取出，它能保留较强的磁性，而且不