4.10.Поле токов вблизи плоских поверхностей ферромагнитныхтел. Методзеркальных изображений

Пусть около бесконечной плоскости, ограничивающей ферромагнитную среду, для которой примем ,расположен в воздухе параллельно плоскости провод с токомi. Поверхность ферромагнитной среды является поверхностью равного магнитного потенциала, так как линии напряженности поля в воздухе к ней перпендикулярны.

Заменим мысленно ферромагнитную среду воздухом и током , являющимся зеркальным изображением в поверхности раздела действительного токаi.Ток примем равным току i и имеющим то же направление.

Средняя плоскость между действительным током и его зеркальным изображением, совпадающая с поверхность раздела сред в действительной задаче, является плоскостью равного магнитного потенциала.

Приходим к выводу: поле прямолинейного тока i,проходящего в воздухе параллельно плоской поверхноститела из ферромагнитного материала, совпадает в воздухе с полем, которое образуется двумя токами – действительным током i и егозеркальным изображением в поверхности тела,в предположении, что ферромагнитная среда удалена

Величина напряженности магнитного поля вне провода равна:

,

где – расстояние от точки, в которой рассчитывается напряженность, до провода с током.

Напряженность поля в некоторой точке получим по методу наложения как геометрическую сумму векторов иот каждого провода в отдельности.

4.11.Магнитное экранирование

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

Одним из возможных способов защиты от электромагнитных полей является помещение защищаемого объекта внутрь замкнутой или почти замкнутой оболочки из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью.

При постоянном поле, экранирующее действие обуславливается намагниченностью тела экрана. Формально явление магнитного экранирования можно объяснить, используя математическую аналогию магнитного и электрического полей постоянного тока и понятие магнитного сопротивления для магнитного потока. Магнитное сопротивление вещества обратно пропорционально его магнитной проницаемости. Так, для ферромагнитного стержня длинойи сечением

.

Магнитное сопротивление столба воздуха (в полости экрана) с такими же параметрами равно

.

Поскольку для ферромагнитного вещества , экранирующе 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 (рис4.5).

Напряженность магнитного поля внутри такого экрана во много раз меньше, чем снаружи.

Для усиления магнитного экранирования нередко применяют многоступенчатые экраны в виде нескольких полых ферромагнитных тел, расположенных одно внутри другого

Рис.4.5

Коэффициентом экранирования (коэффициентом ослабления) экрана будем считать отношение индукции магнитного поля внутри экрана к индукции однородного магнитного поля вне экрана.

При простых формах экрана (шар, эллипсоид, длинный цилиндр) коэффициент экранирования, т.е. отношение напряженности поля внутри экрана к напряженности внешнего поля (без экрана) может быть найден аналитически – методом разделения переменных.