縱向磁場

產生縱向磁場最常用的方法，有螺管線圈法。

縱向磁化應用下述的原理，即當電流通過銅線時在銅線周圍出現磁場（圖1）。如把這根銅線繞成一個線圈，則線圈內、外都出現磁場。如把銅線繞成一個線筒，則線筒的每個線圈的磁場都聯合到一起，得出一個沿着縱向的總磁場（圖2）。在銅線的表面處磁場最強，因此，當線筒較粗時，總的縱向磁場在線筒的內表面處最強。

把試件放在通着電流的螺管線圈裏面，就在試件裏建立一個縱向磁場。縱向磁場在與磁力線成正交的裂縫處引起漏磁。與磁力線所成的角度不小於45°的裂縫也能引起漏磁（圖3）。在實際應用中的螺管線圈是粗而短的。螺管的各個線圈被擠到一起，並且裝在一個套子裏（圖4），在線圈的內表面處，磁場最強，離開這個內表面時，磁場變弱。把鋼棒放入線圈內進行縱向磁化時，要把它放的接近於線圈的內表面。

前已指出，用直接通電法所產生的周向磁場不能夠查知空心試件內壁處所出現的缺陷，因為在試件內壁處的磁場強度是零。因此，一般用螺管線圈所產生的縱向磁場來查知空心試件內壁處所出現的缺陷，當然這缺陷必須與磁力線成正交或者至少與磁力線成45°角。

在右圖5所示的管內壁和管外壁裂縫，在縱向磁化時都將吸引鐵粉，因為它們都與磁力線垂直。右圖6所示的鋼條經過縱向磁化後，其中所含的夾層將不能吸引鐵粉。從鋼條的右端來看，這夾層好像是與磁力線垂直，這是由於只看到了夾層的側面。實際上，這夾層是伸展到金屬內部裏去的，它伸展的方向與磁力線的方向相同。因此，這夾層並沒有橫切磁力線，因而不會吸引鐵粉。

用螺管線圈進行磁化時，在線圈兩側所產生的磁場，它的有效長度是一定的。這個有效長度依賴於所用磁化電流的多少，以及進行磁化的材料的磁導率。磁化電流越強或者材料的磁導率越大，則這個有效長度越大。坐落在這個有效長度範圍以內的裂縫能夠引起足夠的漏磁來吸引鐵粉。長度超過這個有效長度兩倍的試件需要兩次或兩次以上的分段充磁。

常用的螺管線圈兩側的有效充磁長度約為15~23cm，但是一個螺管線圈的有效充磁長度究竟是多少，必須以實際使用的經驗為根據。

有時試件太大，不能夠放到螺管線圈裏去。在這種情況下，可用銅電纜在試件上繞三到六圈，進行縱向充磁。這電纜可以連接到磁力探傷機的兩個夾頭上。用電纜所產生的縱向磁場也有一個有效磁化距離。常用電纜充磁的方法來檢查飛機的起落架。檢查時可把電纜在起落架上繞五六圈。也可以把試件放在電磁鐵的軛鐵之間進行磁化，這電磁鐵可以用直流電或用交流電來激發。 ^[1] 

讓我們先計算環形螺線管所產生的磁場。這個環形螺線管被均勻地繞在一個圓環上，假定圓環的內徑為

，外徑為

。用

為半徑在圓環裏畫出一根閉合回線，這根回線與圓環內的一根磁力線相重合。沿着這根回線上的所有各點的磁場強度H是相同的。另外，假定w是所繞的線圈的總匝數，則有w根導線穿過上述的閉合回線所包圍的面積。由於每根導線所通過的電流都是I，所以穿過這根閉合回線所包圍的面積的總電流是wI。這樣，就可以把安培環路定律寫成：

因而

當閉合回線的半徑r小於

或大於

時，穿過它所包圍的面積的電流的代數和都等於零，因而磁場就是零，即在圓環以外的磁場是零。

在圓環內的r處的磁感應強度是

。在線圈靠內的一面，B有極大值

；在靠外的一面，B有極小值

。

可以把螺管線圈看成是半徑等於無窮大的環形閉合線筒的一部分。假定螺管的長度是

，則

，而

。因此，螺管線圈裏的磁場強度是

，而在螺管的一個截面上的所有各點的H都相同。

這個公式只是近似的，因為線圈只是分佈在直徑為無窮大的環形螺線管的整個長度上。螺管越長，誤差也就越小。按這個公式計算螺管兩端附近的磁場時，誤差特別大。

計算螺管線圈中心的磁場強度的較準確公式是：

和

是在螺管線圈縱軸上設為一點處軸線與這一點至螺管兩端的對角線之間的夾角。對於無限長的螺管線圈，

，

，這個公式就變成了

任何有限長的螺管線圈的磁場強度都小於無限長的螺管線圈的磁場強度。對於一有限長的螺管來説，在距螺管兩端等遠處的磁場強度最大。 ^[1] 

通過應用產生縱向磁場的觸頭系統可以提高真空滅弧室的開斷能力。當所加磁場的磁感應強度與電弧電流同方向時，與電流方向垂直的載流子運動大幅度減小，電子的質量比離子小得多，尤其如此。電子圍繞磁力線旋轉，使得在更大電流下才能出現電弧收縮。電弧保持擴散型模式，保證較少能量到達電極。這裏要指出的是電弧電壓，它比用橫向磁場觸頭測得的電弧電壓要低得多。 ^[2]