交流电是指大小和方向随时间作周期性变化的电流，正弦（余弦）交流电是随时间作正弦（余弦）变化的交流电，正弦交流电见图2-1。其数学表达式为

i=I_msin（ωt+φ） （2-1）

式中 i——交流电的瞬时值；

I_m——交流电的峰值；

ω——角频率；

φ——初相位。

一直流电与交流电分别通过相同电阻，如果在交流的一周期内两者所产生的热量相同，则将此直流电的大小定义为该交流电的有效值I，即

式中 T——交流电的周期。

将式（2-1）代入上式，于是可以得到交流电有效值与峰值的关系：

在磁粉检测中，对工件磁化起作用的是电流的峰值，而交流电表提供的是有效值。

交流电通过导电体时，其电流密度分布是不均匀的，导体表面的电流密度大，而中心部位很小，这种电流趋向于导体表层流动的现象称为趋肤效应。引起趋肤效应的原因在于导体内存在涡流，如图2-2所示。

当导线中有交流电i通过时，在电流的周围产生环形磁场B，这个变化的磁场会在导体中产生涡电流。涡电流和原电流在一个周期的大部分时间内的各个瞬间，轴线附近的i′和i方向相反，而表层的i′和i方向相同。这样，导线横截面上的电流分布就集中在表层，就形成了趋肤效应。

图2-1 正弦交流电

图2-2 趋肤效应的产生

为了定量描述趋肤效应的大小，通常引入渗透深度δ的概念，它表示在距导体表面δ深度处，电流密度已降低到表面值的，可由下式计算(www.daowen.com)

式中 f——交流电的频率；

μ——导体的磁导率；

σ——导体的电导率。

由式（2-3）可知，趋肤效应随交流电的频率及导体导电、导磁能力的增大而减小。

在磁粉检测中，交流电获得了相当广泛的应用，其原因如下：

（1）对表面缺陷检测灵敏度高 趋肤效应使磁化电流及其产生的磁通趋于工件表面，提高了表面缺陷检测能力。众所周知，工件表面裂纹对使用安全具有很大威胁，灵敏而可靠地检测表面缺陷对安全具有重要的意义。

（2）适宜于变截面工件的检测 若采用直流电磁化工件，则在截面变化处会有较多的漏磁通；而使用交流电磁化，可得到比较均匀的表面磁场分布，检测效果较好。

（3）便于实现复合磁化和感应磁化 复合磁化中，常用两个交流磁化场的叠加来产生旋转磁场，或者采用交流场和直流场叠加产生摆动磁场。总之，复合磁化中交流电是不可缺少的。在感应磁化中也必须采用交流电。

（4）有利于磁粉在被检表面上的迁移 交流电方向不断变化，它产生的磁场也是交变的。被检工件表面受到交变磁场的作用，会有助于磁粉的迁移，有利于缺陷磁痕的形成。

（5）设备结构简单 交流磁粉探伤机直接配用工业电源，不需要整流、滤波等装置，设备结构简单，价格便宜，重量轻，便于维修。

（6）易于退磁 交流磁化剩磁集中于工件表面，采用交流退磁可方便地将剩磁退掉。

交流电作为磁化电源在使用中也有其不足之处，使用上也受到一定限制，主要有以下两个方面：

图2-3 铁磁材料磁滞回线与充磁电流相位的关系

1）剩磁不够稳定。交流电用于剩磁法检测时，有剩磁不稳和偏小的情况，这时有可能会造成缺陷漏检。其原因是由于磁化电流中断时电流断电相位的随机性。图2-3所示为铁磁材料磁滞回线与充磁电流相位的关系，0、1、2、3等表示电流与磁滞回线上的对应点。当交流电在正弦周期的、或在零值断电时，工件上将获得最大剩磁B_r，当断电发生在、时，剩磁将变小。从图中可以看出，交流电在3处断电，由于铁磁材料的磁滞特性，3处断电后将沿曲线到达B′_r点，此时剩磁B′_r将小于B_r。由此可见，交流磁化时，工件中的剩磁大小与断电相位有关。若要获得稳定的剩磁，可以配备断电相位控制器，可以获得稳定的最大剩磁，但同时也增加了磁化设备的成本。

2）检测深度小。交流电趋肤效应固然提高了表面缺陷的检测灵敏度，但对表层下缺陷的检测能力就不如直流电了，一些近表面缺陷会产生漏检。对于有镀层的工件最好不用交流电磁化。