Порядок выполнения работы

Внимание! При работе необходимо тщательно следить за тем, чтобы не возникали ошибки вследствие влияния поверхностного натяжения. Поэтому капиллярная трубка В должна быть тщательно промыта непосредственно перед измерениями. Работу нужно выполнять в следующем порядке:

1. Отсоединить трубку В.

2. Небольшой кусок ваты намотать на кончик проволоки, смочить его в дистиллированной воде и макнуть в стиральный порошок. Затем протереть трубочку несколько раз и повторить операцию с новым куском ваты.

3. Промыть трубку дистиллированной водой.

4. Остальную часть сосуда промыть сначала проточной, а затем дистиллированной водой.

5. Подсоединить трубку, залить в сосуд дистиллированную воду. Проследить, чтобы в канале трубки не было пузырьков воздуха. Подвесить кювету Квинке между полюсами электромагнита так, чтобы мениск жидкости в капилляре был в центре межполосного пространства.

6. Измерить с помощью измерительного микроскопа величину смещения Δh мениска жидкости в трубке при включении тока в обмотке электромагниту (при трех значениях тока, например 9, 12, 15 А). Вода является диамагнетиком (æ<0) и, следовательно, Δh к должно иметь отрицательный знак. Водные же растворы могут быть как диамагнитными, так и парамагнитными, поэтому при измерениях необходимо фиксировать знак Δh. В микроскопе получается перевернутое изображение. Цена деления микроскопа указана на установке.

7. Измерить восприимчивость растворов медного купороса CuSO₄, последовательно заливая в сосуд растворы 5, 10, 15 и 20% о концентрации.

8. Измерить флюксметром с помощью эталонной катушки напряженность магнитного поля между полюсами электромагнита при тех же токах в обмотке, при которых измерялась магнитная восприимчивость. Методику измерения см. на с. 19. Внимание! При всех измерениях для предохранения обмотки от перегревания ток в обмотку включается на небольшой промежуток времени!

9. Тщательно промыть сосуд дистиллированной водой и подвесить на отведенное ему место на стене.

Обработка результатов

1. Произвести расчет восприимчивости воды растворов по формуле (59). Обязательно указать, в какой системе единиц рассчитана восприимчивость.

2. Полученные результаты изобразить графически в координатах χ=f(c), где с - концентрация раствора.

3. По формуле (61) вычислить магнитную восприимчивость растворенного вещества.

4. Оценить погрешности измерения восприимчивости воды и CuSO₄.

5. Сделать выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Почему для измерения восприимчивости слабомагнитных веществ требуется неоднородное поле?

2. Что такое объемная, удельная, и молярная восприимчивость?

3. Какие силы действуют на магнитный диполь, помещенный в однородное и неоднородное магнитное поле?

4. Чем объясняется явление диамагнетизма?

5. Какова природа парамагнетизма?

Творческие вопросы

1. Втягиваться или выталкиваться будет жидкость из межполюсного пространства, если и жидкость, и газ будут парамагнитными, но æ_г>æ_ж? æ_ж>æ_г?

2. Определите восприимчивость вещества не по формуле (61), а с помощью метода наименьших квадратов для линейной регрессии (программу можно взять у лаборанта).

3. Предложите какой-нибудь другой способ измерения поля между полюсами магнита.

4. Каким образом по диамагнитной восприимчивости можно оценить размеры электронной оболочки атома? Всегда ли можно производить оценку размеров по восприимчивости, если она оказалась отрицательной?

5. Произведите оценку систематической погрешности, которая получается из-за неучёта восприимчивости воздуха.

6. Можно ли на данной установке вместо флюксметра M119 поставить цифровой микровеберметр Ф5050?

7. Каким образом можно установить, чисто ли диамагнитным является вещество или в восприимчивости содержится парамагнитная составляющая?

8. Каким образом можно выделить из общей восприимчивости диамагнитную или парамагнитную часть?