磁天平 古埃（Gouy）磁天平 古埃磁天平 型號(hào)：HAD-IA

古埃（Gouy）磁天平的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高。用古埃磁天平測(cè)量物質(zhì)的磁化率進(jìn)而求得磁矩和未成對(duì)電子數(shù)，這對(duì)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)有著重要的意義。

一、工作原理

古埃磁天平的工作原理，如下（圖一）所示。將圓柱形樣品管（內(nèi)裝粉末狀或液體樣品），懸掛在分析天平的底盤上，使樣品管底部處于電磁鐵兩極的中心（即處于均勻磁場(chǎng)區(qū)域），此處磁場(chǎng)強(qiáng)度大。樣品的頂端離磁場(chǎng)中心較遠(yuǎn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度很弱，而整個(gè)樣品處于一個(gè)非均勻的磁場(chǎng)中。但由于沿樣品的軸心方向，即圖示z方向，存在一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度 H/ z，故樣品沿z方向受到磁力的作用，它的大小為：

（圖一）古埃磁天平工作原理示意圖

式中H為磁場(chǎng)中心磁場(chǎng)強(qiáng)度，H₀為樣品頂端處的磁場(chǎng)強(qiáng)度， 為樣品體積磁化率， _空為空氣的體積磁化率，S為樣品的截面積（位于x、y平面），μ₀為真空磁導(dǎo)率。

通常H₀即為當(dāng)?shù)氐牡卮艌?chǎng)強(qiáng)度，約為40A·m^－1，一般可略去不計(jì)，則作用于樣品的力為：

由于天平分別稱裝有被測(cè)樣品的樣品管和不裝樣品的空樣品管在有外加磁場(chǎng)和無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)的質(zhì)量變化，則有：

△m=m_{磁場(chǎng)}－m_{無(wú)磁場(chǎng)} （－3）式

顯然，某一不均勻磁場(chǎng)作用于樣品的力可由下式計(jì)算：

于是有：

整理后得：

物質(zhì)的摩爾磁化率為： 而

故：

式中：h為樣品的實(shí)際高度，m為無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)樣品的質(zhì)量，M為樣品的摩爾質(zhì)量， 為樣品密度（固體樣品指裝填密度）。

（－7）式中真空磁導(dǎo)率μ₀=4π×10^－7N·A^－2；空氣的體積磁化率 _空=3.64×10^－7（SI單位），但因樣品管體積很小，故常予忽略。該式右邊的其它各項(xiàng)都可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，因此樣品的摩爾磁化率可由（－7）式算得。

（－7）式中磁場(chǎng)兩極中心處的磁場(chǎng)強(qiáng)度H，可使用面板上的特斯拉計(jì)測(cè)量，或用已知磁化率的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行間接測(cè)量。

常用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有莫爾氏鹽（NH₄）SO₄·FeSO₄·6H₂O、CuSO₄·5H₂O等。例如莫爾氏鹽的 _M與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系式為：

二、 儀器的結(jié)構(gòu)及使用

（一）HD—Ⅰ_A型古埃磁天平結(jié)構(gòu)

如（圖二）所示，它是由電磁鐵、穩(wěn)流電源、數(shù)字式毫特斯拉計(jì)、照明等構(gòu)成。該儀器主要技術(shù)指標(biāo)參考如下：

磁極直徑：40mm

磁隙寬度：0～40mm

磁場(chǎng)穩(wěn)定度：優(yōu)于0.01h^－1

勵(lì)磁電流工作范圍：0～10A

勵(lì)磁電流工作溫度：＜60°

功率總消耗：約300W

（二）磁場(chǎng)

儀器的磁場(chǎng)：由電磁鐵構(gòu)成，磁極材料用軟鐵，在勵(lì)磁線圈中無(wú)電流時(shí)，剩磁為小。磁為雙截錐的圓錐體，

極的端面須平滑均勻，使磁極中心磁場(chǎng)強(qiáng)度盡可能相同。磁極間的距離連續(xù)可調(diào)，便于實(shí)驗(yàn)操作。

（圖二）磁天平結(jié)構(gòu)圖

1、電流表 2、特斯拉計(jì) 3、勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)旋鈕

4、樣品管 5、電磁鐵 6、清零

7、電源開關(guān) 8、磁場(chǎng)強(qiáng)度校正

后面板圖如下：

（三）穩(wěn)流電源

勵(lì)磁線圈中的勵(lì)磁電流由穩(wěn)流電源供給。電源線路設(shè)計(jì)時(shí)，采用了電子反饋技術(shù)，可獲得很高的穩(wěn)定度，并能在較大幅度范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)其電流強(qiáng)度。

（四）分析天平（自配）

HAD-Ⅰ_A型古埃磁天平需自配分析天平。在作磁化率測(cè)量中，常配電子天平。在安裝時(shí)，將電子天平底部中間的一螺絲擰開，里面露出一掛鉤，將一根細(xì)的尼龍線一頭系在掛鉤上，另一頭與樣品管連接。

注：電子天平底部帶掛鉤。

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