3.3. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ

Конечно, в железе создалось поле с индукцией вместо которые получились бы в воздухе. Поэтому можно сказать, что по сравнению с воздухом железо в 2400 раз более «проницаемо» для магнитного поля.

Относительной магнитной проницаемостью железа можно назвать отношение магнитных индукций в железе и в воздухе

если магнитное поле наблюдается внутри одинаковых кольцевых катушек, одна из которых намотана на железном кольце, а другая не содержит никаких ферромагнитных тел.

При этом, конечно, значения индукции и Вв определяются при одном и том же значении удельного полного тока.

Магнитная проницаемость одного и того же ферромагнитного материала при различных значениях индукции различна. В самом деле, представим магнитную характеристику, показанную на рис. 3.4, в виде таблицы: в первой строке поставлены значения удельного полного тока , во второй — значения магнитной индукции, наблюдаемой в железе (замкнутое кольцо внутри катушки), в третьей — значения магнитной индукции в такой же кольцевой катушке без ферромагнитных тел, увеличенная в 10 000 раз.

Первая строка таблицы соответствует опытам, по которым построена магнитная характеристика рис. 3.4. Вторая строка вычислена по формуле

Значения относительной магнитной проницаемости для разных индукций вычислены по формуле

Как видно из таблицы, магнитная проницаемость сначала растет, а затем уменьшается. Полученные результаты могут быть изображены графиком, показанным на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Относительная магнитная проницаемость чистого железа в зависимости от удельного полного тока

Первые исследования магнитных свойств материалов на замкнутых кольцевых образцах и установление характера и зменения проницаемости с полем принадлежат профессору Московского университета А. Г. Столетову. Он подчеркивал, что для развивающейся электротехники знать магнитные свойства стали так же важно, как для строителей паровых машин знать свойства пара.

Уменьшение относительной магнитной проницаемости с ростом индукции представляет вторую характерную особенность ферромагнитных тел. Сначала они легко намагничиваются; магнитная индукция достигает больших значений при достаточно слабых намагничивающих токах. Однако дальнейшее увеличение магнитной индукции требует все более значительного увеличения тока — создать индукцию выше приблизительно 2,0-2,2 Тл в железе очень трудно. На это указывает пологий ход магнитной характеристики, изображенной на рис. 3.4, в области больших индукций.

Чтобы увеличить индукцию от 1,65 до нужно увеличить удельный полный ток от 100 до 1000 А. Но для того чтобы увеличить индукцию еще на требуется увеличить намагничивающий ток до 2000 А/см (см. табл. 3.1). При индукции порядка наступает, как говорят, магнитное насыщение.

Пример 1. В кольцевой катушке с числом витков при средней длине стального сердечника 25 см протекает ток I = 1 А. Магнитный поток в стальном сердечнике, имеющем поперечное сечение оказывается равным

Требуется определить магнитную проницаемость стали.

Решение. Магнитная индукция стали

В той же катушке при отсутствии ферромагнитного сердечника индукция была бы равна

Значение относительной магнитной проницаемости при индукции 1,45 Тл

Пример 2. В той же кольцевой катушке при токе 10 А магнитный поток в стали достиг значения

Показать, что относительная магнитная проницаемость при новом значении индукции уменьшилась до

Решение этого примера предоставляем читателю.