铁棒的磁化实验报告.docx
《铁棒的磁化实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铁棒的磁化实验报告.docx（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
铁棒的磁化实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除
铁棒的磁化实验报告
篇一：
八下科学实验报告
八下科学实验
（1）铁棒的磁化
实验器材：
磁铁铁钉回形针徐铭昊
实验步骤：
用磁铁在钢钉上沿同一方向摩擦多次
实验结果：
钢钉能吸引回形针
实验体会：
用磁铁在钢钉上沿同一方向摩擦多次后钢钉的磁性能较长久地保持
（2）通电螺线管的磁场
实验器材：
干电池铜丝回形针导线
实验步骤：
1把螺线管连接在干电池两端，去吸引回形针
2把带铁芯的螺线管连接在干电池两端，去吸引回形针
实验结果：
通电的螺线管无法吸引回形针，带铁芯的通电螺线管能吸引回形针
实验体会：
带铁芯的通电螺线管的磁性比不带铁芯的通电螺线管的磁性要强得多。
铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁体。
通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯磁场的叠加，就产生了更强的磁场。
（3）电磁继电器
实验器材：
导线铃铛弹性片干电池带铁芯螺线管开关
实验步骤：
1把干电池，带铁芯螺线管，弹性片开关用导线正确依次连接
2合上开关实验结果：
弹性片震动，敲击铃铛发出声音
实验体会：
电路必合，电磁铁具有磁性，吸引弹性片，使铃锤向铃盖方向运动，铃锤打击铃盖而发出声音，同时电路断开，电磁铁支取磁性，铃锤又被弹回，电路闭合。
电磁继电器实质是一个由电磁铁来控制的自动开关。
（4）电动机
实验器材：
电流表滑动变阻器导线干电池u型磁铁线圈开关
实验步骤：
1把电流表，滑动变阻器，导线，干电池，线圈，开关依次连接
2放上u型磁铁，合上开关实验结果：
线圈受力沿顺时针方向转动，能靠惯性转过平衡位置，但不能继续转动下去，最终返回平衡位置，电流表有示数
实验体会：
电动机利用通电线圈在磁场力受到的力的作用而转动的原理制成，是把电能转化为机械能的装置。
（5）磁体周围的磁场分布
实验器材：
指南针条形磁铁
实验步骤：
1把条形磁铁横放
2把指南针放在它周围，观察指针方向
实验结果：
指南针在条形磁铁不同的方向，指针都会偏向不同的方向，但都指向了磁场的方向
实验体会：
磁场间的相互作用就是通过它们各自的磁场而发生的。
磁场对放入其中的磁体产生磁力作用。
磁场有方向，在磁场周围的不同位置，磁场方向不同。
篇二：
磁化率测定实验报告
深圳大学实验报告
课程名称:
物理化学实验
实验项目名称：
演示实验磁化率测定
学院：
化学与化工学院
专业：
指导教师：
报告人：
学号：
班级：
实验时间：
20XX年06月05日
实验报告提交时间：
20XX年06月18日
教务处制
Ⅰ、实验目的
1、测定物质的摩尔磁化率，推算分子磁矩，估计分子内未成对电子数，判断分子配键的类型。
2、掌握古埃（gouy）磁天平测定磁化率的原理和方法。
Ⅱ、实验原理
1、摩尔磁化率和分子磁矩
物质在外磁场h0作用下，由于电子等带电体的运动，会被磁化而感应出一个附加磁场h。
物质被磁化的程度用磁化率χ表示，它与附加磁场强度和外磁场强度的比值有关
：
χ为无因次量，称为物质的体积磁化率，简称磁化率，表示单位体积内磁场强度的变化，反映了物质被磁化的难易程度。
化学上常用摩尔磁化率χm表示磁化程度，它与χ的关系为
式中m、ρ分别为物质的摩尔质量与密度。
χ
m的单位为
m3·mol
－1
。
物质在外磁场作用下的磁化现象有三种：
第一种，物质的原子、离子或分子中没有自旋未成对的电子，即它的分子磁矩，μm=0。
当它受到外磁场作用时，内部会产生感应的“分子电流”，相应产生一种与外磁场方向相反的感应磁矩。
如同线圈在磁场中产生感生电流，这一电流的附加磁场方向与外磁场相反。
这种物质称为反磁性物质，如hg，cu，bi等。
它的χm称为反磁磁化率，用χ反表示，且χ反 第二种，物质的原子、离子或分子中存在自旋未成对的电子，它的电子角动量总和不等于零，分子磁矩μm
≠0。
这些杂乱取向的分子磁矩
在受到外磁场作用时，其方向总是趋向于与外磁场同方向，这种物质称为顺磁性物质，如mn，cr，pt等，表现出的顺磁磁化率用χ顺表示。
但它在外磁场作用下也会产生反向的感应磁矩，因此它的χm是顺磁磁化率χ顺。
与反磁磁化率χ反之和。
因|χ顺|?
|χ反|，所以对于顺磁性物质，可以认为χm＝χ顺，其值大于零，即χm>0。
第三种，物质被磁化的强度随着外磁场强度的增加而剧烈增强，而且在外磁场消失后其磁性并不消失。
这种物质称为铁磁性物质。
对于顺磁性物质而言，摩尔顺磁磁化率与分子磁矩μm关系可由居里－郎之万公式表示：
式中L为阿伏加德罗常数（6.022×1023mol1），、k为玻尔兹曼常数（1.3806×10-23J·K1），μ0为真空磁导率
－－
（4π×107n·A2，T为热力学温度。
式（（2-136）可作为由实验测定磁化率来研究物质内部结构的依据。
分子磁矩由分子内未配对电子数n决定，其关系如下：
－
－
式中μb为玻尔磁子，是磁矩的自然单位。
μb=9.274×10-24J·T-1（T为磁感应强度的单位，即特斯拉）。
求得n值后可以进一步判断有关络合物分子的配键类型。
例如，Fe2+离子在自由离子状态下的外层电子结
＋
构为3d64s04p0。
如以它作为中心离子与6个h20配位体形成[Fe（h20）6]2+络离子，是电价络合物。
其中Fe2离子仍然保持原自由离子状态下的电子层结构，此时n=4。
见图2-63所示：
如果Fe离子与6个cn离子配位体形成[Fe（cn）6]络离子，则是共价络合物。
这时其中Fe离子的外电子层结构发生变化，n=0。
见图2-64所示：
2+
－
4－2+
显然，其中6个空轨道形成dsp的6个杂化轨道，它们能接受6个cn离子中的6对孤对电子，形成共价配键。
2
3
－
2、摩尔磁化率的测定
本实验用古埃磁天平测定物质的摩尔磁化率χm，测定原理如图2-65所示。
一个截面积为A的样品管，装入高度为h、质量为m的样品后，放入非均匀磁场中。
样品管底部位于磁场强度最大之处，即磁极中心线上，此处磁场强度为h。
样品最高处磁场强度为零。
前已述及，对于顺磁性物质，此时产生的附加磁场与原磁场同向，即物质内磁场强度增大，在磁场中受到吸引力。
设χ0为空气的体积磁化率，可以证明，样品管内样品受到的力为：
以式（（2-135）代入式（（2-138），并考虑到ρ＝m/hA，而χ0值很小，相应的项可以忽略，可得
在磁天平法中利用精度为0.1mg的电子天平间接测量F值。
设△m0为空样品管在有磁场和无磁场时的称量值的变化，△m为装样品后在有磁场和无磁场时的称量值的变化，则
－
式中、g为重力加速度（9.81m·s2）。
将式（2-139）代入式（2-140），可得
磁场强度h可由特斯拉计或cT5高斯计测量。
应该注意，高斯计测量的实际上是磁感应强度b，单位为T（特斯拉），1T=104高斯。
磁场强度
－
h可由b=μ0h关系式计算得到，h的单位为A·m1。
也可用已知磁化率的莫尔氏盐标定。
莫尔氏盐的摩尔磁化率?
m与热力学温度T的关系为：
b
式中m为莫尔氏盐的摩尔质量（（kg·mol1）。
－
Ⅲ、实验仪器和样品
Ⅳ、实验步骤
1、打开磁天平预热10分钟，打开电子天平的电源，并按下“清零”按钮；2、将探头固定件固定在两磁体中间，并且用测量杆检查两磁头间隙为20mm，并使试管尽可能在两磁头中间；3、电源调节旋钮旋左旋到底，励磁电流显示为：
“0000”；
4、取一支清洁、干燥的空样品管，悬挂在天平一端的挂钩上，使样品管的底部在磁极中心连线上。
关上磁天平的门，按“清零”。
准确称量空样品管；5、慢慢调节磁场强度为300（mT），等电子天平读数稳定之后，读取电子天平的读数和磁电流的读数；6、慢慢调节磁场强度读数至350（mT），读取电子天平的读数和磁电流的读数；7、慢慢调节磁场强度读数高至370（mT），然后下降至350（mT），读取电子天平的读数和磁电流的读数。
8、将磁场强度读数降至300（mT），读取电子天平的读数和磁电流的读数；9、再将磁场强度读数调至最小，读取电子天平的读数和磁电流的读数；
10、取下样品管，装入莫尔氏盐（在装填时要不断将样品管底部敲击木垫，使样品粉末填实），直到样品高度
约15cm为止。
准确测量样品高度h,按照上面的步骤分别测量其在0（mT）、300（mT）、350（mT）时候电子天平的读数和磁电流的读数；（上述调节电流由小到大、再由大到小的测定方法，是为了抵消实验时磁场剩磁现象的影响。
）
11、样品的摩尔磁化率测定：
用标定磁场强度的样品管装入样品硫酸亚铁Fes04·7h20，按上述相同的步骤
测量其在0（mT）、300（mT）、350（mT）时候电子天平的读数和磁电流的读数。
Ⅴ、实验数据记录
Ⅵ、实验数据处理
用excel专用程序处理数据，得到数据为：
核对磁场强度h/（A*m-1）=3.389e+05A／m
Feso4.7h2o的磁化率/（m3*mol-1）=7.705e-08m3/mol永久磁矩um/（Am2）=3.56683e-23Am2n（n+2）=14.8
未成对电子数3.0
表格整理的：
Ⅶ、实验思考題
1、本实验中为什么样品装填高度要求在12cm左右?
答：
为了实验能够更加准确顺利地进行。
2、在不同的励磁电流下测定的样品摩尔磁化率是否相同?
为什么?
实验结果若有不同应如何解释?
答：
无关，由上式可以看出，磁化率只跟无因此量x，物质的摩尔质量和密度有关，跟电流无关。
如果实验结果不同，可能是1.试验仪器不够精确，2.试验操作上有误差。
3.天平是否水平位置。
篇三：
磁化率的测定实验报告
华南师范大学实验报告
课程名称结构化学实验实验项目磁化率的测定
一、【目的要求】
1．掌握古埃（gouy）磁天平测定物质磁化率的实验原理和技术。
2．通过对一些配位化合物磁化率的测定，计算中心离子的不成对电子数．并判断d电子的排布情况和配位体场的强弱。
二、【实验原理】
（1）物质的磁性
物质在磁场中被磁化，在外磁场强度h（A·m-1）的作用下，产生附加磁场。
这时该物质内部的磁感应强度b为：
b=h+4πI=h+4πκh
（1）式中,I称为体积磁化强度，物理意义是单位体积的磁矩。
式中κ=I/h称为物质的体积磁化率。
I和κ分别除以物质的密度ρ可以得到σ和χ，σ=I/ρ称为克磁化强度；χ=κ/ρ称为克磁化率或比磁化率。
χm=Κm/ρ称为摩尔磁化率。
这些数据是宏观磁化率。
在顺磁、反磁性研究中常用到χ和χm，帖磁性研究中常用到I、σ。
物质在外磁场作用下的磁化有三种情况
1．χm＜o，这类物质称为逆磁性物质。
2．χm＞o，这类物质称为顺磁性物质。
（2）古埃法测定磁化率
古埃法是一种简便的测量方法，主要用在顺磁测量。
简单的装置包括磁场和测力装置两部分。
调节电流大小，磁头间距离大小，可以控制磁场强度大小。
测力装置可以用分析天平。
样品放在一个长圆柱形玻璃管内，悬挂在磁场中，样品管下端在磁极中央处，另一端则在磁场为零处。
样品在磁场中受到一个作用力。
df=κhAdh
式中，A表示圆柱玻璃管的截面积。
样品在空气中称重，必须考虑空气修正，即
dF=（κ-κ0）hAdh
κ0表示空气的体积磁化率，整个样品的受力是积分问题：
F=
?
h
h0
（?
?
?
0）hAdh?
12（?
?
?
0）A（h2?
h0）
（2）2
因h0＜＜h,且可忽略κ0，则
F=
1
?
Ah2（3）2
式中，F可以通过样品在有磁场和无磁场的两次称量的质量差来求出。
F=（?
m样-m空）g（4）
式中，?
m样为样品管加样品在有磁场和无磁场时的质量差；?
m空为空样品管在有磁场和无磁场时的质量差；g为重力加速度。
则有，?
?
2F
Ah2
?
m?
而
?
mm
?
?
样品
?
，Ah，h为样品高度，A为样品管截面积，m样品为样品质量。
2F
m2?
?
m-?
m?
ghm
?
m2样空
?
m?
?
?
?
m样品m样品h2
（5）
只要测量样品重量的变化。
磁场强度h以及样品高度h，即可根据式（5）计算样品的摩尔
磁化率。
其中，莫氏盐的磁化率符合公式：
?
m?
1.1938
*10?
-4（6）
T?
1
（3）简单络合物的磁性与未成对电子
对于第一过渡系列元素络合物，它们的磁矩实验值大多符合
?
m?
n（n?
2）?
b（7）
式中，n是分子中未成对电子数；μb是电子磁矩的基本单位，称为波尔磁子。
μb=9.274×10-24J/T
而磁矩μb与摩尔顺磁磁化率Χm之间有如下关系：
2
nA?
m
×4Π×10-7（8）?
m?
3KT
式中，nA为阿伏伽德罗常数；K为玻兹曼常数；T为绝对温度。
三、【仪器与试剂】
（1）仪器磁天平一台，样品管一支，直尺一把，温度计一支。
（2）试剂莫尔氏盐（nh4）2so4·Feso4·6h2o（分析纯）；硫酸亚铁Feso4·7h2o（分析纯）；亚铁氰化钾K4Fe（cn）6·3h2o（分析纯）。
四、【实验步骤】
标定磁场强度方法如下。
①取一支清洁干燥的样品管悬挂在磁天平的挂钩上，称质量得m空。
②调节磁天平电流开关，由小到大调节至指定位置1（1A），测质量得m空1。
③继续调大电流，至位置2（3A），测质量得m空2。
④继续升高电流至位置3（4A），停顿一定时间，然后调小电流从位置3回到位置2，测质量得m空2’。
⑤继续调小电流回到位置1，测质量得m空1’。
⑥关闭电流测质量得m空’。
表一：
数据记录表（空管）
⑦装入已经研细的莫尔盐，装样尽量填实，样品要装至距离管口约1~2cm处，用直尺测量装样高度，将样品管放入磁天平，按照空管的测量方法测量样品管的重量。
⑧倒出样品管中的莫尔盐，将样品管洗净吹干，装入研细的硫酸亚铁，装样高度和莫尔盐尽量相同，用同样的方法测量硫酸亚铁的数据。
表三：
样品：
硫酸盐铁铵装样高度：
14.07cm⑨倒出样品管中的硫酸亚铁，将样品管洗净吹干，装入研细的亚铁氰化钾，装样高度和莫尔盐尽量相同，用同样的方法测量亚铁氰化钾的数据。
五、【实验注意事项】
1．天平称量时，必须关上磁极架外面的玻璃门，以免空气流动对称量的影响。
2．励磁电流的变化应平稳、缓慢，调节电流时不宜用力过大。
加上或去掉磁场时，勿改变永磁体在磁极架上的高低位置及磁极间矩，使样品管处于两磁极的中心位置，磁场强度前后一致。
3．装在样品管内的样品要均匀紧密、上下一致、端面平整、高度测量准确。
六、【数据处理】
1．计算校准样品的磁化率。
根据式（6）计算实验温度下莫氏盐的磁化率。
查找资料得：
莫氏盐m=392.14g/mol根据公式算得
莫氏盐的质量磁化率为：
换算成摩尔磁化率为：
理论参考值：
误差：
再代入式（5）中算得：
1A：
3A：
2.计算待测样品的摩尔磁化率xm由式（5）计算各样品的磁化率，取平均值。
查找资料得：
硫酸亚铁铵m=278.01g/mol亚铁氰化钾m=422.39g/mol
3．根据xm计算样品的未成对电子由式（8）计算磁矩，再由式（7）计算样品分子中金属离子的未成对电子。
七、【实验思考与讨论】
【思考题】
1．在不同磁场强度下，测得的样品的摩尔磁化率是否相同?
为什么?
2．分析影响测定χm值的各种因素。
3．为什么实验测得各样品的μm值比理论计算值稍大些?
（提示:
公式（6）是仅考虑顺磁化率由电子自旋运动贡献的，实际上轨道运动对某些中心离子也有少量贡献。
例如Fe离子就是一例，从而使实验测得的μm值偏大，由（1-4）式计算得到的n值也比实际的不成对电子数稍大）。
升级会员 