Ознакомившись за границей с развитием физики, Столетов понял, что стать настоящим ученым можно, только овладев в совершенстве методом экспериментирования. Вести же экспериментальную работу в Москве не было никакой возможности. Столетов обратился с просьбой к своему учителю Кирхгофу разрешить провести работу в его лаборатории. Получив согласие, он с мая по ноябрь 1871 года работал в Гейдельберге и возвратился в Москву с готовым экспериментальным материалом.

Работа Столетова называлась «Исследование о функции намагничения мягкого железа». В то время этой проблемой никто не занимался. Было известно, что если железный стержень обмотать изолированным проводом и по проводу пропустить электрический ток, то стержень намагнитится. Такое намагничивание происходит и с некоторыми другими веществами. Все эти вещества стали называться ферромагнитными. Но как изменяется намагничивание в зависимости от силы тока, до Столетова не было известно. Последний решил исследовать этот вопрос экспериментально.

Раньше током намагничивали только железные стержни. Чтобы создать совершенно однородное магнитное поле внутри железа, Столетов взял для своих опытов не стержень, а железное кольцо. Схема его установки сводилась к следующему. От батареи элементов ток поступал через реостат и переключатель в обмотку железного кольца. На этом же кольце находилась другая обмотка, ток от которой подводился к чувствительному гальванометру. В момент включения тока в первую обмотку железное кольцо намагничивалось. Его магнитные силовые линии пронизывали вторичную обмотку, и в ней появлялся кратковременный индукционный ток, который замыкался через зеркальный гальванометр. Перемещение зайчика от зеркала гальванометра было тем больше, чем интенсивнее намагничивалось кольцо током. Таким образом, изменяя намагничивающий ток, можно было определить намагничивание железа. Столетов нашел, что намагничивание не пропорционально силе тока – оно сначала очень быстро растет, а при более значительных токах изменяется все меньше и меньше и, наконец, при некоторых значениях тока становится постоянным. Дальнейшее увеличение тока не вызывает возрастания намагничивания.

Каждый сорт железа намагничивается по-своему: у одного сорта рост намагничивания идет очень быстро, у другого – медленнее, но при больших намагничивающих токах все сорта железа достигают некоторого намагничивания, значение которого при дальнейшем увеличении тока остается неизменным.

Кроме огромной теоретической важности, эта работа Столетова имеет неоценимое практическое значение для электротехники. Разработанный им метод положен в настоящее время в основу технических приемов исследования магнитных свойств железа, чугуна и сталей, используемых для построения двигателей, генераторов и трансформаторов. В заключительных строках диссертации ученый писал: «...изучение функции намагничения железа может иметь практическую важность при устройстве и употреблении как электромагнитных двигателей, так и тех магнитоэлектрических машин нового рода, в которых намагничение играет главную роль (снаряды Н. Уайльда, Сименса, Ладда и др.). Знание свойств железа относительно временного намагничения так же необходимо здесь, как необходимо знакомство со свойствами пара для теории паровых машин. Только при таком знании мы получим возможность обсудить наивыгоднейшую конструкцию подобного снаряда и наперед рассчитать его полезное действие».

За эту работу Столетову была присвоена степень доктора и звание профессора.

Александр Григорьевич Столетов (1839–1898)