Магнитные характеристики материалов, определяемые петлями гистерезиса имеют особо важное значение для магнитопровода ЭМПТН с ПИО. В конструкциях ЭМПТН с ПИО рекомендуется использовать магнитомягкие материалы как технически чистое железо, электротехнические (кремнистые) стали, пермаллои, магнитомягкие ферриты и др.
В диамагнитных и парамагнитных материалах между магнитной индукцией  и напряженностью магнитного поля  существует прямая пропорциональность. В ферромагнитных материалах эта зависимость более сложна, нелинейна и многозначна.
Теоретические исследования магнитных материалов магнитных систем позволили выразить основную кривую намагничивания ферромагнитных материалов в аналитическом виде, т.е. определить разновидности кусочно-линейной аппроксимирующей функции. При этом в зависимости магнитного материала кривая разбивается на несколько участков и на каждом из них она заменяется прямой линией. Тогда для любого участка справедливо ее выражение прямолинейной зависимости

       (2.1)

Коэффициент К для участков аппроксимации определяются на основе кривой намагничивания по соответствующим углам . Наряду с  и , коэффициент  является основным характеристическим параметром материала магнитной системы ЭМПТН с ПИО.
В понятии о магнитной цепи нет той четкости, которая присуща понятию об электрической цепи. Отношение электрических проводимостей проводников тока и изоляторов имеет порядок 10¹⁶, в то время как отношение магнитной проводимости ферромагнитиков к магнитной проводимости «магнитных изоляторов» (воздух) примерно равно 10³ – 10⁵. Электрический ток проходит практически только по проводнику. Магнитные потоки имеют тенденцию рассеиваться по всем направлениям. Поэтому более строгие расчеты магнитных систем возможны на основе теории поля, а не на основе теории цепей. Однако такие расчеты весьма сложны.
Изменяющийся магнитный поток в воздушном зазоре , сцепленный с обмоткой (в данной случае ПИО) согласно закону Фарадея наводит в ней э.д.с. равную

       (2.2)

Формально для магнитодвижущей силы (м.д.с.) в магнитопроводе цепи можно записать аналогичное выражение

        (2.3)

где  - изменение заряда во времени.
Магнитный поток в зазоре  выражается через индукцию  и сечение S магнитопровода:

        (2.4)

где ; - магнитная проницаемость воздушного зазора магнитной системы ЭМПТН с ПИО; Н- напряженность магнитного поля в воздушном зазоре.
По закону полного тока можно записать

      (2.5)

где - длина пути магнитного потока в воздушном зазоре.
Тогда

       (2.6)

Соотношение для тока аналогично соотношению для магнитного потока в воздушном зазоре.
Протекающий по токопроводу с числом витков  ток  создает магнитный поток , замыкающийся через магнитопровод и воздушный зазор, которые представляют для магнитного потока определенные сопротивления соответственно  и  (магнитные сопротивления). Произведение числа витков первичной обмотки на ток  представляет собой м.д.с. первичной обмотки.