“Oa”段：这一段称为初 始磁化区。这一段B随H 增加缓慢增加，并且磁 化是可逆的。 “ab”段：磁感应强度B随H增加急剧增大。此 时若去掉磁化场，磁感应强度不再回到零，而 保留相当大的剩磁。因此“ab”段称为不可逆的 急剧磁化区。最大磁导率m 就出现在这个区 域内。
“bQ”段：磁感应强度B 随H的增加开始减慢， 这段称为旋转磁化区。 “QS”段：随H增加磁感 应强度B变化很小，这 个区域称为近饱和区。 不同铁磁材料的初始磁化曲线是不一样 的，软磁材料的磁化曲线比较陡峭，这说明 材料易于磁化；硬磁材料的磁化曲线比较平 坦，说明这种材料不易磁化。
④ 匀强磁场的磁感应线平行且距离相等，没有 画出磁感应线的地方不一定没有磁场。 ⑤ 磁感应线是一个个同心圆，每点磁场方向是 在该点切线方向。 4、磁场强度
在磁场中任意一点放一个单位磁极（N 极），作用于该磁极的磁力大小表示该点的 磁场大小，作用力的方向代表磁场方向。磁 场具有大小和方向，磁场大小和方向的总称 叫磁场强度矢量（简称：磁场强度）。
二、电磁感应定律 1、楞次定律与右手定则 （1）楞次定律：感应电动势趋于产生一个电流， 该电流的方向趋于阻碍产生此感应电动势的磁通 变化。适用于一般情况的感应电流方向判定。 可理解为： ①当穿过闭合回路的磁通量增加时，感应 电流的磁场方向总是与原磁场方向相反； ②当穿过闭合回路的磁通量减小时，感应 电流的磁场方向总是与原磁场方向相同。
（4）磁化：使原来没有磁性的物体具有磁性的 过程叫做磁化。铁和钢制的物体都能被磁化。 （5）去磁（或退磁）：使原来具有磁性的物体 失去磁性的过程叫做去磁（或称为退磁）。 （6）同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引； 条形磁体两端磁性最强，中间磁性最弱。 2、磁场 （1）磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一 种物质。
（5）起始磁导率：在H接近零时，测得的磁 导率称为起始磁导率，用i 表示。 7、磁通量 （1）定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中， 有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面，磁感 应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个平面的 磁通量，简称磁通。标量，符号“Φ”。
（2）磁通量计算公式 ① B与S平面垂直
磁粉检测和漏磁检测只适用于铁磁性材料。 铁磁性材料通常分为三大类：软磁材料，硬 磁材料，矩磁材料。 ① 软磁材料：特点是易磁化也易去磁，磁滞 回线较窄，剩磁、矫顽力都较小（如：软铁、 硅钢片、铁氧体等）。常用来制作电机，变压 器等的铁芯。 ② 硬磁材料：特点是不易磁化，也不易去磁， 磁滞回线很宽，剩磁、矫顽力都很大（如：碳 钢、钨钢等）。常用来作永久磁铁，扬声器磁 钢等。
（2）抗磁材料：相对磁导率r略小于1，在外 加磁场中呈现微弱磁性，并产生与外加磁场反 方向的附加磁场，抗磁性材（如铜、银和金等） 能够被磁体轻微排斥。 通常把顺磁性材料和抗磁性材料统称为非磁 性材料。 （3）铁磁材料：相对磁导率 r远远大于1，在 外加磁场中呈现很强的磁性，并产生与外加磁 场同方向的附加磁场，铁磁性材料（如铁、镍、 钴及其合金等）能被磁体强烈吸引。
（2）磁导率曲线 B-H曲线上任何一点连 到原点O的直线斜率就 代表该磁化状态下该点 的磁导率，即 B / H。
将B-H曲线上各点的B和H的比值作一条相应 的曲线，可得到磁导率曲线（-H曲线）。 值大时，铁磁材料易于磁化； 值小时， 铁磁材料难以磁化。因此，磁导率 在漏磁检 测中起着重要作用。
（4）左手定则：伸开左手，使拇指与其余四 个手指垂直，并与手掌在同一平面内；让磁感应 线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时 拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培 力的方向。（电动机原理） 用于判定通电导体在磁场 中受力方向。
左手只能用来判定力的方 向，判定其他的都用右手。
2、法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小与穿过这一电路 磁通量的时间变化率成正比。 Δ
（1）磁化曲线（B-H曲线） 表征铁磁性材料磁特性的曲线，用以表示 外加磁场强度H与磁感应强度B的变化关系。 磁化曲线测量：
K I
N1
N2
磁通计
R
N1 I H L
B

S


N2S
将铁磁材料做成环形 样品，由磁化线圈中 电流I求出磁场强度H 值；用磁通计测量测 试线圈磁通量Φ，算 出磁感应强度B值； 由此可得该材料的磁 化曲线。
③ 矩磁材料：特点是在很小的外磁作用下就能 磁化，一经磁化便达到饱和，去掉外磁后，磁 性仍能保持在饱和值，剩磁很大，但矫顽力很 小。常用来作记忆元件，如计算机中存储器的 磁芯。 2、磁化：磁介质在磁场作用下内部状态的变 化叫做磁化。 铁磁材料被磁化，就变成磁体，显示出很 强的磁性来。去掉外加磁场后，仍保留一定的 剩余磁性。在高温情况下，会使磁体的磁性削 弱。超过某一温度后，磁体的磁性全部消失， 实现了材料的退磁。
S
③铁损：磁滞回线所包 围的面积代表在一个反 复磁化的循环过程中单 位体积的铁芯内损耗的 能量，简称铁损。
S'
R
C O C' R'
④剩磁：当外磁场减小到零时，磁感应强度B 并不等于零，而保留一定的数值Br ，称为剩 余磁感应强度，简称剩磁。 ⑤矫顽力：当反向磁场增加到某一个数值HC 时，B才降到零。通常把HC称为矫顽力。
（4）意义：B越大，S越大，穿过这个面的 磁感应线条数就越多，磁通量就越大。 磁感应强度在数值上等于单位面积的磁通量： B Φ/S 因此，磁感应强度也叫磁通密度。 磁感应线上每一点的切线方向代表该点的磁感 应强度的方向，磁感应强度的大小等于穿过与磁 感应线垂直的单位面积上的磁通量。 磁场强度只与励磁电流有关，而磁感应强度还 与被磁化的材料的性质有关。铁磁性材料的磁感 应强度B远大于磁场强度H。
管道漏磁内检测技术
漏磁检测的磁学基础
漏磁检测原理 管道漏磁内检测有限元仿真
第一讲 漏磁检测的磁学基础
一、磁场的基本概念 1、磁性、磁体、磁极 （1）磁性：物体能够吸引铁、钴、镍等物质 的性质叫做磁性。 （2）磁体：具有磁性的物体叫磁体。能够长 期保持磁性的物体叫永磁体。 （3）磁极：磁体上磁性最强的区域叫磁极。 磁体在地磁场的作用下，指向北的磁极叫北极 （或称为N极），指向南的磁极叫南极（或称 为S极）。单个磁极不能存在。
（3）磁滞回线
①磁滞：铁磁材料达到磁 饱和状态后，如果减小磁 化场强H，材料的磁感应 强度B并不沿着起始磁化 曲线减小，B的变化滞后 于H的变化。这种现象叫 磁滞。即，在同样的磁场 强度H下，退磁时的磁感 应强度比磁化时大。
S
R
C O C' R'
S'
当铁磁材料被磁化到饱 和后，外加磁场H开始 逐渐减小，材料也开始 退磁。在这个退磁过程 中，磁感应强度B并不 沿原来的磁化曲线减小， 而是沿另一条曲线SR缓 慢地下降。B的变化落 后于H变化。
S
R
C O C'
R'
S'
②磁滞回线：在磁场中， 铁磁体的磁感应强度与 磁场强度的关系可用曲 线来表示，当磁化磁场 作周期的变化时，铁磁 体中的磁感应强度与磁 场强度的关系是一条闭 合线，这条闭合线叫做 磁滞回线。
S
R
C O C' R'
S'
磁滞回线曲线SRCS和SRCS对于坐标原 点O是对称的。
B H
式中， 为介质磁导率。
6、磁导率 磁介质中磁感应强度B与磁场强度H之比 称为磁导率，或称绝对磁导率，用符号 来 表示。 B
H
在SI单位制中，磁导率单位是亨利/米（H/m）。
磁导率表示材料被磁化的难易程度或导磁能 力的强弱。 大，表示该材料易磁化，导磁能力 强； 小，表示该材料难磁化，导磁能力弱。 磁导率不是常数，是随磁场大小不同而改 变的变量，有最大值和最小值。
磁场强度用符号H来表示。在SI（现行 法定计量国际单位制）单位制中，磁场强度 单位是安培/米（A/m）；在CGS（一种国 际通用的单位制式，厘米· 克· 秒）单位制中， 磁场强度单位是奥斯特（Oe）。两种单位 的换算关系为：1A/m = 410-3Oe = 0.0125Oe，1Oe = 1/4103 A/m 80 A/m。 5、磁感应强度
N
为感应电动势，单位为伏特；N为线圈匝数； Φ为通过线圈磁通量变化量，单位为韦伯； t是磁通量变化所用时间，单位是秒；电动势 的方向（公式中的负号）由楞次定律提供。
Δt
磁通量变化产生的可能原因有：闭合电路 面积变化；磁感应强度的变化；磁感应强度和 闭合电路面积同时变化而产生。
三、磁介质 能影响磁场的物质称为磁介质。各种宏 观物质对磁场都有不同程度的影响，因此一 般都是磁介质。 1、磁介质分类 根据物质在磁场中的磁化性能，磁介质一 般可分为三大类：顺磁性、抗磁性、铁磁性。 （1）顺磁材料：相对磁导率r略大于1，在外 加磁场中呈现微弱磁性，并产生与外加磁场同 方向的附加磁场。顺磁性材料（如铝、铬和锰 等）能被磁体轻微吸引。
（3）右手螺旋定则（安培定则）：用右手握 螺线管，让四指弯向螺线管的电流方向，大拇指 所指的那一端就是通电螺线管的北极（磁场方向） （安培定则二）。直线电流的磁场的话，大拇指 指向电流方向，另外四指弯曲指的方向为磁感线 的方向（安培定则一）。 表示电流和电流 激发磁场的磁感线方 向间关系的定则，适 用通电导体磁场方向 的判定。
B
BS
= BS
S
② S与B的垂面存在夹角θ

BS cos
= B量的单位是韦伯，符号是 Wb；在CGS单位制中，磁通单位是麦克斯韦 （Mx），1麦克斯韦表示通过1根磁力线。 1Wb=108Mx=1T· m2=1V· s。磁通量是标量， 但有正负，正负仅代表穿向。
描述介质中磁场强弱的物理量称为磁感应 强度（又称为磁通密度），用符号B来表示。
磁感应强度单位：在SI单位制中，磁感应强 度单位是特斯拉（T）；在CGS单位制中， 磁感应强度单位是高斯（Gs）。两种单位 的换算关系为：1T = 104Gs，1Gs = 10-4T。 磁场强度与磁感应强度的关系：