ТЕМА: Определение удельного электрического сопротивления горных пород

Цель работы. Изучение методов определения удельного электрического сопротивления горных пород.

Основные теоретические положения. К величинам, ха­рактеризующим электромагнитные свойства горных пород, относятся: удельное электрическое сопротивление r_э, ди­электрическая проницаемость e, магнитная проницаемость m и поляризуемость a. Наибольшее практическое значение - имеют первые три параметра.

Способность горных пород пропускать электрический ток характеризуется удельным электрическим сопротив­лением. Величина, обратная удельному электрическому сопротивлению, называется удельной электрической про­водимостью.

Все горные породы в зависимости от величины удель­ного электрического сопротивления разделяют на провод­ники (r_э < 10 Ом∙м), полупроводники (r_э = 10^-2... 10² Ом∙м) и диэлектрики (r_э > 10⁸ Ом ∙ м).

Для проводников характерна электронная проводи­мость, для полупроводников и диэлектриков — ионная. Уде­льное электрическое сопротивление пород зависит от удель­ного сопротивления слагающих их минералов; удельное электрическое сопротивление обратно пропорционально объ­емному содержанию хорошо проводящих электрический ток минералов.

К проводникам относятся самородные металлы, суль­фиды, графит и многие глины, к полупроводникам — бу­рые и каменные угли. Высоким сопротивлением характе­ризуются каменная соль, гипс, кристаллические известня­ки, доломиты. Наличие влаги в породах снижает их элект­рическое сопротивление. Определение удельного электрического сопротивления образцов пород можно осуществить, используя источник переменного или постоянного тока. Измерения с исполь­зованием источника постоянного тока проводят с помощью двух- и четырехэлектродного методов.

Двухэлектродный метод основан на измерении силы тока, проходящего через испытуемый образец при определенной величине напряже­ния между электродами.

Четырехэлектродный метод за­ключается в определении разности потенциалов между двумя точками породы, находящимися между питающими электродами.

Удельное электрическое сопротивление определяется по формуле:

,

где S — площадь поперечного сечения образца;

l - расстояние между электродами.

В лабораторных условиях: определение удельного сопротивления производится с помощью тераомметра. При включении образца в цепь прибора в нем протекает ток, в результате чего на поверхности образца появляются неуравновешенные заряды - токи смещения. Чтобы исключить влияние внешних факторов, измерения сопротивления образца проводят, изменяя направление тока, протекающего через образец, Тогда сопротивление образца:

,

где R₊ - сопротивление образца при прямой полярности;

R_{_} - сопротивление образца при обратной полярности.

Приборы и принадлежности. Тераомметр, образцы породы, штангенциркуль, электроды и соединительные провода.

Порядок выполнения работы.

1. Включить тераомметр и прогреть его.

2. Измерить размеры площади поперечного сечения S и длины l образцов породы.

3. Поместить образец породы между электродами и под­соединить его к прибору.

4. Измерить сопротивление образца при двух направле­ниях тока.

5. Произвести аналогичные измерения для второго об­разца.

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 5.

Таблица 5

Обработка результатов опыта.

1. Вычислить сопротивле­ние R₀ образца по результатам измерений R₊ и R_ .

2.Вычислить удельное электрическое сопротивление:

.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ТЕМА: ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ ГОРНЫХ

ПОРОД С ПОМОЩЬЮ ПРИБОРА ИМВ-3

Цель работы. Изучение методов определения магнит­ной восприимчивости горных пород.

Основные теоретические положения. Магнитные свой­ства горных пород характеризуются магнитной восприим­чивостью, относительной магнитной проницаемостью, оста­точной магнитной индукцией и коэрцитивной, или задер­живающей, силой.

В зависимости от вели чины магнитной проницаемости все материалы разделяются на три группы: диамагнитные материалы, магнитная .проницаемость которых m < 1; па­рамагнетики с магнитной проницаемостью m > 1 и ферромагнитные материа­лы; магнитная проницае­мость ферромагнетиков намного больше еди­ницы.

Намагниченность гор­ных пород зависит от напряженности поля. При определенном зна­чении напряженности поля наступает насыще­ние. При снижении на­пряженности магнитно­го поля до нуля намаг­ниченность называется остаточным магнетиз­мом. Напряженность по­ля, при которой проис­ходит полное размаг­ничивание, называется коэрцитивной, или за­держивающей, силой. Процесс намагничива­ния и размагничивания породы протекает по так называ­емой .петле гистерезиса.

Магнитные свойства пород используются при геофизи­ческих методах контроля состояния массива горных пород, а также разведки полезных ископаемых и обога­щении руд. В основу положено то, что намагни­ченность полезных ископаемых и вмещающих пород различна по величине. Магнитные свойства горных пород используются также в индукционных методах разрушения, которые основаны на поглощении энергии магнитного поля горными порода­ми. В результате этого в породе возникают температурные напряжения, приводящие породу к разрушению.

Одним из показателей магнитных свойств горных пород является магнитная восприимчивость, которую в лаборатор­ных условиях можно определить с помощью прибора ИМВ-3 (рис. 2).

Рис. 2 Схема прибора ИМВ-3

Чувствительным элементом (датчиком) этого прибора является магнитный мост. Он состоит из сердеч­ника Н-образной формы и четырех катушек. Каждые две ка­тушки включены встречно, поэтому магнитные потоки, создаваемые протекающими в них токами, взаимно компен­сируются. Вследствие этого в средней части сердечника, на которой находится приемная катушка, магнитный поток равен нулю и ЭДС в катушке не возникает.

При замыкании полюсов моста образцом породы магнитную восприимчивость которого необходимо опреде­лить, равенство магнитных потоков нарушается и в прием­ной катушке возникает ЭДС, величина которой при прочих равных условиях зависит от магнитных свойств образца.

Порядок проведения опыта.

1. Извлечь датчик из спе­циального кармана и удалить его примерно на 0,5 м от металлических предметов,

2. Поставить переключатель диапазонов напряжения в положение “нуль” и ручкой “установка нуля” установить стрелку прибора на нулевое деление шкалы.

3. Установить заданный диапазон напряжения, прило­жить датчик к образцу породы и измерить магнитную вос­приимчивость породы.

4. Произвести измерения по пункту 3 для различных образцов на различных диапазонах напряжения.

5. Результаты измерений занести в таблицу (табл.6).

Таблица 6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Дата добавления: 2014-11-08; просмотров: 965; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!