електрична поляризація

Мал. 1 Різні види електричної поляризації гірських порід. Стан породи:

а - при відсутності зовнішнього електричного поля; б - при наявності зовнішнього електричного поля; 1 - діелектрик; 2 провідник; 3 - пори; I - електронна поляризація; II - дипольна; III - міграційна.

Вектор поляризації Ре - сумарний електричний момент одиниці об'єму породи. Залежно від механізму поляризації і типу частинок, що беруть участь в ній, виділяють чотири основні її види: електронну, іонну, дипольні і міграційну.

Електронна поляризація Рел виникає в атомах в результаті зсуву електронних орбіт щодо позитивно заряджених ядер.

Вона властива всім атомам і молекулам і є найбільш швидким видом поляризації (виникає за 10 -15 с).

Іонна (атомна) поляризація Рі утворюється за рахунок зміщення в електричному полі іонів або частин кристалічних решіток з ковалентним зв'язком. При цьому під впливом електричного поля позитивні і негативні іони зсуваються. Час встановлення менше, ніж електронна 10 -14 - 10 -12 с.

Дипольна поляризація Рд спостерігається при наявності в породах іонів з полярними зв'язками. У цьому випадку кожна молекула вже має деякий дипольний момент при відсутності зовнішнього електричного поля. Через їх хаотичного розташування сумарний дипольний момент при відсутності зовнішнього поля дорівнює нулю.

При його наявності диполі будуть орієнтуватися згідно зовнішньому полю, тобто виникає електрична поляризація обсягу породи (10 -10 - 10 -7 с).

Міграційна (об'ємна) Рм поляризація виникає в багатофазної породі, що складається з частинок, що володіють різними електричними властивостями, а також при наявності пір, заповнених електролітом

При внесенні породи в електричне поле вільні електрони і іони, що містяться в провідних і полупроводящіх включених, починаються переміщатися в межах кожного включення, в результаті кожне включення набуває дипольний момент і поводиться подібно до великого диполю.

Час встановлення дипольної і міграційної поляризації порід порівняно з частотою застосовуваних на практиці електромагнітних полів, тому зазначені види поляризації називаються релаксаційним або повільними на відміну від «миттєвого» зміщення електронів та іонів.

Сумарна поляризація породи, що представляє собою середній дипольний момент одиниці її обсягу, дорівнює сумі всіх видів поляризації.

Поляризації порід супроводжує явище, зване електрострикції - деформування (подібно об'ємному стиску) діелектриків під дією електричного поля притаманне всім породам. Причинами електрострикції є, з одного боку, тиск на породу заряджених частинок, що створюють електричне поле і притягають один до одного, з іншого - зміщення іонів і електронів в породі, що викликається зовнішнім полем.