古埃磁天平的作原理

古埃磁天平的點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度。用古埃磁天平測量物質(zhì)的磁化率而求得磁矩和未成對電子數(shù)，這對研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)有著重要的意義。

、作原理

古埃磁天平的作原理，如下（圖）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，使樣品管底處于電磁鐵兩的中心（即處于均勻磁場區(qū)域），此處磁場強(qiáng)度大。樣品的端離磁場中心較遠(yuǎn)，磁場強(qiáng)度很弱，而整個(gè)樣品處于個(gè)非均勻的磁場中。但由于沿樣品的軸心方向，即圖示z方向，存在個(gè)磁場強(qiáng)度 H/ z，故樣品沿z方向受到磁力的作用

式中H為磁場中心磁場強(qiáng)度，H₀為樣品端處的磁場強(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)氐牡卮艌鰪?qiáng)度，約為40A·m^－1，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樣品的樣品管和不裝樣品的空樣品管在有外加磁場和無外加磁場時(shí)的質(zhì)量變化，則有：

△m=m_磁場－m_無磁場                （－3）式

顯然，某不均勻磁場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)際度，m為無外加磁場時(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)都可通過實(shí)驗(yàn)測得，因此樣品的摩爾磁化率可由（－7）式算得。

（－7）式中磁場兩中心處的磁場強(qiáng)度H，可使用面板上的斯拉計(jì)測量，或用已知磁化率的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)行間接測量。

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：