The magnetic force on metal under the multi-frequency AC magnetic field

WU Jiaqi; DUAN Aocheng; WANG Qinglan; XU Jiahao; LIU Qi

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250095

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The magnetic force on metal under the multi-frequency AC magnetic field

Research articles | 更新时间：2025-11-25

- The magnetic force on metal under the multi-frequency AC magnetic field
- Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni Vol. 64, Issue 6, Pages: 62-66(2025)
- 作者机构：
  
  1.天琴计划教育部重点实验室 / 天琴前沿科学中心 / 国家航天局引力波研究中心 / 中山大学天琴中心，广东珠海 519082
  2.量子信息与精密光学十堰市重点实验室 / 湖北汽车工业学院光电工程学院，湖北十堰 442000
  3.衢州职业技术学院信息工程学院，浙江衢州 324000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250095
  CLC： O44
- Received：29 May 2025，
  
  Revised：2025-07-05，
  
  Accepted：05 July 2025，
  
  Published Online：30 September 2025，
  
  Published：25 November 2025
- 稿件说明：
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吴嘉淇,段奥成,王晴岚等.金属在多频交变磁场中的受力[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(06):62-66.

WU Jiaqi,DUAN Aocheng,WANG Qinglan,et al.The magnetic force on metal under the multi-frequency AC magnetic field[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(06):62-66.
吴嘉淇,段奥成,王晴岚等.金属在多频交变磁场中的受力[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(06):62-66. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250095.

WU Jiaqi,DUAN Aocheng,WANG Qinglan,et al.The magnetic force on metal under the multi-frequency AC magnetic field[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(06):62-66. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250095.

摘要

在交变磁场中，金属内部会产生涡旋电流，该涡流与交变磁场耦合会在金属上产生磁感应力。当磁场频率较为单一时，涡流与磁耦合产生的磁力易于分析和计算；但当磁场存在多个频率的分量时，金属受到的磁力将会变得复杂。以理论分析与仿真计算相结合的方法，本文探究了双频磁场下涡流与磁场耦合产生的磁力组成，发现在该情况下金属上受到的磁力将会存在下转换效应，该效应对引力波探测等精密测量任务具有重要意义。

Abstract

In AC magnetic field，eddy current is generated in the metal.Due to the coupling of eddy currents and the AC magnetic field，the magnetic induced force is produced on the metal，which is significant in specific research fields such as gravitational wave detection.When the magnetic field frequency is single，the magnetic force generated is easy to analyze and calculate.However，when the magnetic field contains multiple frequency components，the magnetic force acting on the metal becomes complex.In this study，we investigate the composition of magnetic forces induced by eddy current under dual-frequency magnetic field through combination of theoretical analysis and simulation calculations and reveal the down-converting effect of the magnetic forces，which is critical for precision measurement tasks.Finally，we propose that employing AC magnetic susceptibility to calculate magnetic force can significantly reduce computation time while maintaining analytical accuracy，thereby establishing a rapid and reliable method for subsequent research on metal magnetic force.

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Keywords

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