РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

Кафедра технической физики и физики горных пород

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Х семестр

Аудитория 4-35а Лабораторная работа № II-3.

ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ И УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНЯ МОСТОМ УИНСТОНА

– С ИСПОЛЬЗОВАНЕМ ПРАВИЛ КРХГОФА

Цель работы: изучение используемых в геофизике при электроразведке методов измерений: 1) ЭДС источника напряжения методом компенсации; 2) удельного электрического сопротивления проводника уравновешенным мостом Уинстона.

Введение

Горные породы в условиях естественного залегания значительно различаются по значениям их удельного электрического сопротивления и, соответственно, по значениям обратной величины –удельной проводимости. Удельная проводимость горных пород изменяется в пределах от 10^-20 до 10⁶ (Омм)^-1. Наилучшей проводимостью обладают самородные металлы и рудные месторождения. Различные минералы относятся к диэлектрикам и имеют обычно проводимость 10^-14  10^-10 (Омм)^-1.

В условиях естественного залегания горные породы могут содержать твердую, жидкую и газообразную фазы. Электрические свойства пород резко меняются в зависимости от соотношения этих фаз. Это позволяет выявлять области, содержащие преимущественно газы или жидкости и в итоге оценивать пористость и нефте-газо-насыщенность пород.

При разведке рудных месторождений широко используются низкочастотные электрические методы, в частности, метод заряда, позволяющий определить границы рудного тела. При этом возникает необходимость измерять разность потенциалов между приемными электродами прибора, который называется электроразведочным автокомпенсатором. В этом приборе используются компенсационный метод определения разности потенциалов.

Теоретической основой методов определения ЭДС (разности потенциалов) и проводимости материала, описанных в работе, является законы Кирхгофа.

Обычно правила Кирхгофа применяются для сложных электрических цепей, имеющих разветвления. Для их описания и расчета используются следующие термины и определения:

электрическая ветвь – это ансамбль элементов (генератор, потребитель электрической энергии, сопротивления и т. д.) соединенных последовательно;

электрическая цепь - это несколько произвольно соединенных электрических ветвей;

узел электрической цепи представляет собой точку, общую для нескольких ветвей;

электрический контур представляет собой замкнутую цепь, содержащую элементы, через которые ток проходит только один раз.

1-е правило Кирхгофа: алгебраическая сумма значений токов в узле равна нулю. В этом случае ток, выходящий из узла рассматривается как положительный, а подходящий к узлу – как отрицательный.

Если в цепи n узлов, то на основании I правила Кирхгофа для нее можно записать (n-1) независимых уравнений.

2-е правило Кирхгофа: алгебраическая сумма ЭДС и падений напряжений в контуре равна нулю:

,

где: - ЭДС «i»-ого источника в контуре; - падение напряжения на k-ом элементе цепи.

Для получения этого равенства необходимо произвольно выбрать направление последовательного обхода элементов цепи. Если при обходе контура первым встречается положительный полюс источника, для ЭДС принимается положительный знак. Если направление обхода контура совпадает с выбранным направлением тока в ветви цепи, знаки напряжений также должны быть приняты положительными.