Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Методика определения магнитной восприимчивости по методу Гуи-Квинке




Установка для определения магнитной восприимчивости слабомагнитных жидкостей схематически изображена на рис. 25.

Рис. 25. Схема метода Гуи-Квинку.

 

Она состоит из электромагнита и стеклянной трубки, заполненной частично жидкостью, частично газом (в наших условиях - воздухом). Граница раздела жидкость - газ в узкой части трубки В находится в центре межполюсного пространства. Поверхность жидкости в широкой части сосуда А находится вдали от межполюсного пространства. При пропускании постоянного тока через обмотку электромагнита создается неоднородное магнитное поле вдоль оси трубки В (рис. 26).

Рис. 26. Зависимость магнитного поля H, градиента поля dH/dx и произведения поля на градиент H*dH/dx в межполюсном пространстве электромагнита.

 

Со стороны этого поля жидкость будет испытывать действие сил вследствие чего уровень жидкости в трубке В изменится. Обратим еще раз внимание на то, что это явление будет наблюдаться только в неоднородном поле. В однородном поле сила, действующая на внесенное в него тело, равна нулю. Поскольку в кювете Квинке площадь резервуара А значительно больше площади трубки В, то изменением уровня в резервуаре А можно пренебречь и считать, что уровень жидкости изменился только в трубке В на величину Δh. Значение Δh измеряется микроскопом.

Таким образом, в трубке В создается добавочное гидростатическое давление

(53)

Сила, действующая на жидкость со стороны магнитного поля, согласно (51) равна

(54)

В уравнении (54) H1 соответствует напряженности магнитного поля, в котором находится жидкость в резервуаре А. Его можно считать равным нулю. Поверхность жидкости в трубке В находится в поле Нmax т.е. в области максимального поля Нmax, создаваемого электромагнитом. Поэтому уравнение (54) принимает вид

(55)

Равновесие наступает, когда сила стороны магнитного поля будет скомпенсирована силами гидростатического давления:

, (56)

где S – площадь трубки B. Согласно (55)

,

откуда объемная восприимчивость.

Для удельной восприимчивости жидкости получим

(в системе СИ) (59)

или

(в системе Гаусса).

Напомним, что в системе Гаусса h измеряется в см, g измеряется в см/с2, Н измеряется в Э (эрстед).

При более строгом выводе формулы следует учесть влияние магнитного поля не только на жидкость, но и на газ, граничащий с жидкостью. В этом случае получается

(60)

где ρ г - плотность газа; χ г - удельная восприимчивость газа.

Ясно, что поскольку ρ г<< ρ ж, то формула (60) приближенно равна выражению (59).

Физики из Института физики металлов Р. И. Янус и Я. С.Шур разработали методику и изготовили установку для определения восприимчивости инертных газов, используя идею метода Квинке (60). Результаты, полученные в 1937 году, имели фундаментальное значение, т.к. было подтверждено, что все инертные газы являются диамагнитными, а восприимчивость их растет пропорционально квадрату радиуса атома (6) [5].

Для вычисления магнитной восприимчивости растворенного вещества χ в по магнитной восприимчивости раствора χ рв можно допустить, что магнитная восприимчивость подчиняется правилу аддитивности (смешения). Другими словами, растворитель (вода) и растворенное вещество вносят свой вклад в восприимчивость пропорционально массе, а восприимчивость раствора получается усредненной. Поэтому для определения магнитной восприимчивости растворенного вещества χ в зная восприимчивость с -процентного раствора χ рв восприимчивость растворителя χ р (В нашем случае дистиллированной воды), можно воспользоваться правилом смешения

или

. (61)

 

Поделиться:





Читайте также:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...