1) Подобное „охранное кольцо" мы имеем в абсолютном влектрометре в. Томсона (лорда Кельвина).

¹) Maxwell, Treatise on Electricity and Magnetism, Vol. II, §§641—645.

§ 23. Подъемная сила магнита.

Разберем несколько примеров, где полученные нами формулы находят себе практическое применение.

Рассчитаем в виде первого примера подъемную силу электро­магнита. Имеем магнитный полюс N (рис. 56), притягивающий не­которую железную массу.

Так как щель между магнитом и притя­гиваемым им грузом достаточно узка, то практически можно, пренебрегая утечками, считать поле внутри нее однородным, т. е. предполагать, что магнитные линии па­раллельны друг другу и перпендику­лярны к поверхности полюса магнита. В таком случае подъемную силу магнита мы можем рассчитать по формуле:

где B₀ обозначает магнитную индукцию в шели, т. е. в воздухе. Мы вводим в формулу величину индукции в воздухе В₀ потому, что притяжение осуществляется именно магнитными линиями, расположенными в щели между магнитом и грузом, т. е. в воздухе. Но удобнее представить формулу (20) в несколько дру­гом виде, введя, вместо величины индукции в воздухе В₀, величину индукции в магните, которую мы обозначим через В_m. Не трудно убедиться, что в данном случае

B₀=B_m.

В самом деле, все магнитные линии, выходящие из тела маг­нита в силу своей непрерывности, должны пройти через междуже­лезное пространство, а так как в этом междужелезном пространстве они перпендикулярны к поверхности магнита, что число их, при­ходящееся на единицу поверхности, в железе и в воздухе будет одинаково, т. е.

B₀=B_m.

Таким образом, формула (20) приобретает вид:

Это соотношение можно преобразовать, воспользовавшись равен­ством: Ф=Bs, где Ф есть полный магнитный поток. Тогда полу­чаем:

Из полученных выражений (21) и (22) для подъемной силы магнита мы можем сделать заключение, что при постоянной вели­чине магнитной индукции в полюсных частях магнита сила притя-

105

жения прямо пропорциональна площади поверхности соприкоснове­ния магнита с притягиваемым грузом. В случае же постоянства магнитного потока подъемная сила обратно пропорциональна этой площади, и в таких случаях может оказаться выгодным применение железного башмака, указанного на рисунке 57, уменьшающего площадь соприкосновения.

Башмак концентрирует магнитные линии, и магнитный поток лучше используется. При этом, однако, нужно иметь в виду, что нельзя итти сколь угодно далеко в направлении уменьшения поверхности соприкос­новения. Действительно, при постоян­ном потоке такое уменьшение по­верхности соприкосновения ведет к увеличению магнитной индукции В =Н, причем  сильно падает, и за счет рабочего потока возрастает поток рассеяния.

§ 24. Отрывной пермеаметр.

Выведенные соотношения нахо­дят, между прочим, применение в теории отрывных пермеаметров, т. е. приборов, служащих для исследования магнитных свойств железа, Исследование сводится к построению кривой B=f(H) и, отсюда, кривой =f(B). Таким образом, задача состоит в нахождении величины индукции в железе при каждом данном значе­нии Н.

Один из приборов этого рода изображен схемати­чески на рисунке 58.

Испы­туемый образец железа А помещается внутри катуш­ки К из n витков изоли­рованной проволоки, несу­щих ток i. Ярмо D служит для замыкания магнитной цепи. Для нахождения ин­тересующей нас величины магнитной индукции в же­лезе В мы определяем при помощи рычага PQ величину усилия, необходимого для отрывания испытуемого образца от ярма. Свяжем величину этого механиче­ского усилия с величиной В. На основании рассуждения, анало­гичного приведенному выше (§ 23), можно принять, что индукция в щели стыка будет равна индукции в железе. Следовательно, через щель проходит поток:

Ф₀=Bs,

106

где s—сечение образца. Однако, при отрывании образца нам при­ходится преодолевать тяжение не всех магнитных линий, а только некоторой части их, равной

так как часть потока, создаваемая неподвижной катушкой в про­странстве, как в таковом, и равная ₀Hs, является основной и не претерпевает никакого растяжения при отрывании образца от ярма. Поток ₀Hs является основным в том смысле, что он связан только с катушкой К совершенно независимо от наличия образца А. Маг­нитный же поток, добавляемый испытуемым железным стержнем, т. е. та часть потока, тяжение которой мы преодолеваем, отрывая стержень, равна разности между результирующим потоком Bs и основной его частью, т. е. ₀HS.

Приближенно рассчитывая силу этого тяжения, имеем:

Отсюда находим:

Н— сила магнитного поля, создаваемого катушкой К, опреде­ляется по формуле:

где i — сила тока в амперах, l— длина катушки.

Беря разные значения i и определяя каждый раз величину f, получаем кривую B=f(H).