3.9. Магнитное экранирование

Для защиты электроизмерительных приборов от влияния посторонних магнитных полей их помещают в массивные замкнутые оболочки из ферромагнитного материала. Такие оболочки называют магнитными экранами. Поле внутри экрана оказывается ослабленным по сравнению с внешним полем.

Д ля экрана в форме полого шара с радиусами R₁ и R₂ (рис. 3.4) и с абсолютной магнитной проницаемостью стенок , помещенного во внешнее однородное поле с индукцией В₀, магнитная индукция В в полости экрана равна:

Например, если R₁ = 0.8R₂ и  = 400₀, то В = 0.023В₀. Следовательно, напряженность поля внутри экрана составляет 2% от напряженности внешнего поля. Для ферромагнитного вещества   ₀ и экранирующее действие определяется тем, что линии магнитной индукции внешнего поля, стремясь пройти по пути с наименьшим магнитным сопротивлением, сгущаются внутри стенок экрана, почти не проникая в его полость.

Нередко применяют многоступенчатые экраны в виде нескольких полых ферромагнитных тел, расположенных одно внутри другого.

3.10. Потокосцепление. Индуктивность и взаимная индуктивность

При анализе электрических и магнитных полей потокосцепление  одного контура с током I определяется магнитным потоком (величина которого пропорциональна току), сцепляющимся с этим контуром. Такой поток называют потоком самоиндукции. Потокосцепление самоиндукции данного контура обозначают _L

(3.14)

Коэффициент пропорциональности L называют собственной индуктивностью контура. Единицей измерения индуктивности является генри (Гн).

Собственная индуктивность всегда положительна.

Если магнитный поток, сцепляющийся с рассматриваемым контуром (например, первым), создается током I₂ во втором контуре, то для линейной среды потокосцепление будет пропорционально току I₂. При этом потокосцепление называют потокосцеплением взаимной индукции и обозначают ₁₂ или _1М

.

Величину М₁₂ называют взаимной индуктивностью контуров.

Магнитные потоки, создаваемые постоянными токами, определяют статические индуктивности, которые зависят от геометрических размеров контуров, их взаимного расположения, магнитной проницаемости контуров и среды.

Потокосцепление катушки, содержащей N витков (при условии, что магнитный поток сцепляется со всеми витками) можно определить и так

Если магнитное поле создается токами, протекающими в n контурах, которые расположены в среде с  = const, то потокосцепление _k с k – м контуром рассчитывается как сумма потокосцепления самоиндукции, определяемого током I_k в этом же контуре, и потокосцеплений взаимной индукции, определяемых токами в остальных контурах:

3.11. Энергия магнитного поля. Распределение энергии

Энергия магнитного поля распределяется во всем объеме поля. При этом каждая точка поля характеризуется объемной плотностью энергии магнитного поля

(3.15)

Энергия магнитного поля в некотором объеме V (с учетом выражения (3.15)) равна:

Энергия магнитного поля системы n контуров с токами равна полусумме произведений токов в контурах на потокосцепление контуров

Так, энергия магнитного поля одного контура или катушки с током определяется (с учетом выражения (3.14)) следующим образом:

Энергия системы двух контуров, связанных друг с другом посредством магнитного поля, равна: