[科普中國]-磁擴散效應

磁擴散效應（Magnetic diffusion effect）是由于電阻引起的感應電流的衰減，磁場從強度大的區(qū)域向強度小的區(qū)域發(fā)生擴散的效應，本質(zhì)是電磁感應。

定義磁擴散效應是由于電阻引起的感應電流的衰減，磁場從強度大的區(qū)域向強度小的區(qū)域發(fā)生擴散的效應，本質(zhì)是電磁感應。在磁流體力學的磁感應方程中1：

如果磁雷諾數(shù) ，則磁感應方程退化為擴散方程的形式:

磁場滲透所需要的特征時間為：

稱為趨膚時間。該式表明，流體的電導率越大，磁場擴散得越慢。對于理想導體， ，沒有磁擴散效應。

擴展磁感應方程磁感應方程是描述磁場與導電的流體發(fā)生相互作用時，磁場隨時間變化的方程，是磁流體動力學中的一個重要方程。在磁流體動力學中，等離子體可以看作是良導體，由于存在洛倫茲力，歐姆定律的數(shù)學形式為：、

代入麥克斯韋方程組 ，可以得到磁感應方程2：

其中， 與流體力學中的粘滯系數(shù)具有相同的量綱，叫做磁粘滯系數(shù)或者磁擴散系數(shù)。

磁雷諾數(shù)在磁流體力學中，磁雷諾數(shù)定義為：

其中， 和 分別是系統(tǒng)的特征尺度和特征速度， 是磁擴散率。

如果磁雷諾數(shù)遠遠小于1，則磁流體力學中的磁感應方程 退化為擴散方程：

此時等離子體會表現(xiàn)出磁擴散效應。

如果磁雷諾數(shù)遠遠大于1，則磁流體力學中的磁感應方程退化為凍結方程：

此時等離子體會表現(xiàn)出磁凍結效應。

磁凍結效應磁凍結效應是磁場的變化如同磁感線粘附在流體質(zhì)元上，隨流體一起運動，如同磁感線被“凍結”在了導電流體中一樣。在磁流體力學的磁感應方程中：

如果磁雷諾數(shù) ，或者流體的電導率 ，則磁感應方程退化為凍結方程：

磁凍結效應同時也意味著在理想導電流體中，在某一初始時刻位于磁感線上的流體質(zhì)元，此后也一直位于這條磁感線上。對于宇宙中的天體，往往具有很大的尺度，容易滿足磁雷諾數(shù)遠遠大于1的條件，因此經(jīng)常表現(xiàn)出磁凍結效應。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

尹維龍 - 副教授 - 哈爾濱工業(yè)大學