![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •1. Основные понятия предмета физики горных пород
- •2. Минералы
- •3. Горные породы
- •4. Пористость пород
- •5. Плотность пород
- •6. Трещиноватость пород
- •7. Содержание воды в породах
- •8. Методы изучения состава и строения пород
- •9. Физико-технические параметры пород
- •10. Влияние минерального состава и строения пород на их свойства
- •11. Влияние внешних факторов на физические свойства пород
- •12. Напряжения и деформации в горных породах
- •13. Понятие о диаграмме деформирования
- •14. Упругие свойства горных пород
- •15. Распространение упругих колебаний в породах
- •16. Акустические характеристики пород
- •17. Действие упругих колебаний на горные породы
- •18 Теории прочности твердых тел Теоретическая прочность идеального кристалла
- •19. Влияние дефектов и минерального состава на прочность пород
- •20. Пластические свойства пород
- •21. Теплопроводность пород
- •22. Основные понятия электродинамики
- •23. Поляризация пород
- •24. Электропроводность горных пород
- •25. Естественные электрические поля в породах
- •26. Магнитные свойства пород
22. Основные понятия электродинамики
Электродинамика горных пород изучает взаимодействие электрических и магнитных полей с горной породой.
Электрическое поле проявляется
в силовом воздействии на заряженные
тела и частицы. Величина и направление
действия электрических сил в любой
точке пространства определяются
напряженностью электрического поля
.
Электрическое поле характеризуется также работой, которую оно может совершить. В качестве показателя этой работы принято пользоваться потенциалом φ. Разность потенциалов между двумя точками поля называется напряжением U.
Напряженность поля
зависит от свойств
среды, влияние которой учитывается,
например, в законе Кулона о силе
взаимодействия
двух зарядов Q1
и Q2:
где εа — коэффициент, учитывающий свойства среды и называемый абсолютной диэлектрической проницаемостью; r — расстояние между зарядами.
Величину εа можно представить в виде двух сомножителей εа = εε0, где ε — относительная диэлектрическая проницаемость исследуемого вещества; ε0 — коэффициент пропорциональности между силой взаимодействия и величиной зарядов, расположенных в вакууме. Этот коэффициент называется электрической постоянной вакуума и равен 8,85∙10-12 ф/м.
Так как
из соотношения напряженности поля в
вакуумеЕ1
и в породе Е2
получим:
Относительная диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз напряженность поля в породе меньше, чем в вакууме.
Для характеристики
электрического поля независимо от
свойств вещества используют электрическую
индукцию
,
величина которой для поля точечного
заряда определяется только величиной
зарядаQ:
,
Как известно, проводники характеризуются тем, что всякое электрическое поле вызывает в них движение зарядов, а диэлектрики — полным отсутствием свободного движения зарядов.
Понятие диэлектрической
проницаемости имеет смысл только для
второй группы пород. Действительно,
если среда, в которой располагаются
заряды, способна проводить ток, то вместо
взаимодействия зарядов будет происходить
их перенос из точки с наибольшим
потенциалом в точку с наименьшим
потенциалом до момента их выравнивания.
Следовательно, внутри проводника φ =
const,
=
0, а диэлектрическая проницаемость
близка к бесконечности.
Перенос зарядов из одной
точки проводника в другую, осуществляемый
электронами и ионами, называется током
проводимости. Ток — величина скалярная.
Векторный показатель, характеризующий
количество элементарных зарядов,
проходящих через единицу сечения
проводника в единицу времени, называют
плотностью электрического тока
:
,
где п — число заряженных частиц в 1 см3; q — заряд частицы; υ — скорость направленного движения зарядов.
Так как υ = иЕ, где и — подвижность частиц, то
.
Это уравнение представляет собой закон Ома в дифференциальной форме, причем коэффициент ζ = пqи зависит от вида и состояния проводящей породы и называется ее удельной электропроводностью. Удельная электропроводность измеряется в сименсах (1/ом∙м).
Горные породы в большинстве случаев входят в группу полупроводников, характеризующуюся свойствами как диэлектриков (ε < ∞), так и проводников (породам присущи некоторые значения удельной электропроводности ζ > 0).