[科普中国]-磁扩散效应

磁扩散效应（Magnetic diffusion effect）是由于电阻引起的感应电流的衰减，磁场从强度大的区域向强度小的区域发生扩散的效应，本质是电磁感应。

定义磁扩散效应是由于电阻引起的感应电流的衰减，磁场从强度大的区域向强度小的区域发生扩散的效应，本质是电磁感应。在磁流体力学的磁感应方程中1：

如果磁雷诺数 ，则磁感应方程退化为扩散方程的形式:

磁场渗透所需要的特征时间为：

称为趋肤时间。该式表明，流体的电导率越大，磁场扩散得越慢。对于理想导体， ，没有磁扩散效应。

扩展磁感应方程磁感应方程是描述磁场与导电的流体发生相互作用时，磁场随时间变化的方程，是磁流体动力学中的一个重要方程。在磁流体动力学中，等离子体可以看作是良导体，由于存在洛伦兹力，欧姆定律的数学形式为：、

代入麦克斯韦方程组 ，可以得到磁感应方程2：

其中， 与流体力学中的粘滞系数具有相同的量纲，叫做磁粘滞系数或者磁扩散系数。

磁雷诺数在磁流体力学中，磁雷诺数定义为：

其中， 和 分别是系统的特征尺度和特征速度， 是磁扩散率。

如果磁雷诺数远远小于1，则磁流体力学中的磁感应方程 退化为扩散方程：

此时等离子体会表现出磁扩散效应。

如果磁雷诺数远远大于1，则磁流体力学中的磁感应方程退化为冻结方程：

此时等离子体会表现出磁冻结效应。

磁冻结效应磁冻结效应是磁场的变化如同磁感线粘附在流体质元上，随流体一起运动，如同磁感线被“冻结”在了导电流体中一样。在磁流体力学的磁感应方程中：

如果磁雷诺数 ，或者流体的电导率 ，则磁感应方程退化为冻结方程：

磁冻结效应同时也意味着在理想导电流体中，在某一初始时刻位于磁感线上的流体质元，此后也一直位于这条磁感线上。对于宇宙中的天体，往往具有很大的尺度，容易满足磁雷诺数远远大于1的条件，因此经常表现出磁冻结效应。

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学