磁擴散效應

定義

磁擴散效應是由於電阻引起的感應電流的衰減，磁場從強度大的區域向強度小的區域發生擴散的效應，本質是電磁感應。在磁流體力學的磁感應方程中：

，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徵時間為：

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。對於理想導體，

，沒有磁擴散效應。

磁感應方程是描述磁場與導電的流體發生相互作用時，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，電漿可以看作是良導體，由於存在洛倫茲力，歐姆定律的數學形式為：、

代入麥克斯韋方程組

，可以得到磁感應方程：

其中，

與流體力學中的粘滯係數具有相同的量綱，叫做磁粘滯係數或者磁擴散係數。

其中，

和

分別是系統的特徵尺度和特徵速度，

是磁擴散率。

如果磁雷諾數遠遠小於1，則磁流體力學中的磁感應方程

退化為擴散方程：

此時電漿會表現出磁擴散效應。

如果磁雷諾數遠遠大於1，則磁流體力學中的磁感應方程退化為凍結方程：

此時電漿會表現出磁凍結效應。

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

，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，在某一初始時刻位於磁感線上的流體質元，此後也一直位於這條磁感線上。對於宇宙中的天體，往往具有很大的尺度，容易滿足磁雷諾數遠遠大於1的條件，因此經常表現出磁凍結效應。