Порядок виконання роботи

1. Ввімкнути тераометр за допомогою тумблера і встановити його на п’ятихвилинний прогрів.

2. Після прогріву перемикач межі вимірювання встановити у крайнє ліве положення «КW».

3. Ручкою «∞» встановити стрілку пристрою у положення «∞» на шкалі.

4. З’єднати затискачі “R_x” на коротко і ручкою “0,1” встановити стрілку приладу на поділок «0,1».

5. Діапазон опорів, що вимірюються, перекрити дев’ятьма під діапазонами:

КW	= n ´ 10^3Ом
МW ´ 1	= n ´ 10^6 Ом
МW ´ 10	= n ´ 10^7 Ом
МW ´ 100	= n ´ 10^8 Ом
W ´ 1	= n ´ 10^9 Ом
W ´ 10	= n ´ 10^10 Ом
W ´ 100	= n ´ 10^11 Ом
ТW ´ 1	= n ´ 10^12 Ом
ТW ´ 10	= n ´ 10^13 Ом

6. Поверхню кожного зразка, що досліджується, покрити плівкою графіту і по черзі встановити їх між контактами. Виміряти повний електричний опір, довжину і площу поперечного перерізу контакту.

7. Обчислити питомий електричний опір.

8. Дані занести до таблиці 10.1.

Таблиця 10.1

№ п/п	Порода, номер зразка	Поперечний переріз S, м^2	Довжина зразка L, м	Повний електричний опір R, Ом	Питомий електричний опір r, Ом×м

Питання для самоконтролю

1. Що ви розумієте під питомим електричним опором?

2. Які чинники впливають на величину питомого електричного опору?

3. На які основні групи поділяються гірські породи по величині питомого електричного опору?

Лабораторна робота № 11 (е3) Дослідження впливу зміни температури гірської породи на її електричний опір

У основу роботи покладено дослідження залежності зміни електричного опору гірської породи від зміни її температури.

До величин, що характеризують електромагнітні властивості гірських порід, належить перед усім питомий електричний опір r_е (Ом×м).

Здатність гірських порід пропускати електричний струм оцінюється питомим електричним опором. Величина, протилежна питомому електричному опору, називається питомою електричною провідністю.

Усі гірські породи, в залежності від величини електричного опору, поділені на провідники, напівпровідники та діелектрики. Для провідників характерна електронна провідність. До природних провідників належать гематит, сульфід, графіт та різноманітні глини.

У напівпровідників також електронна провідність. Характерними напівпровідниками вважають хроміт, вольфраміт, буре та кам'яне вугілля. У діелектриках – іонна провідність. Заборонена зона діелектриків має ширину, що характеризується роботою, яка перевищує роботу, необхідну для відриву іона від вузла кристалічних ґрат. Для цього необхідний потенціал не нижче 8 еВ.

У напівпровідниках заборонена зона долається при 1-3 еВ.

Вирішальне значення на електричний опір гірської породи має її хімічний склад. Суттєвий вплив на цей показник чинить і внутрішня будова породи. У шаруватих, пористих та шпаринних породах опір по усьому об'єму різний. Паралельно шару він значно менше опору, перпендикулярно шару (r _||<< r_^). Цей вплив називається анізотропністю. У поруватих породах цей показник також різний. Причина цьому – багатофазність гірських порід (тверда, рідинна та газоподібна), кожна з яких має свій електричний опір.

У гірських породах, що слабо проводять електрострум, підвищення вологості призводить до зниження їхнього електричного опору. Для порід, що добре проводять електрострум, це явище мало впливає на зміну опору. Однак різний ступінь мінералізації води також змінює її електропровідність. Так, наприклад, для пісків, насичених прісною водою, r_е =10/30 (Ом×м), а піски, насичені мінералізованою водою, мають r_е =2/0,1 (Ом×м).

З підвищенням температури, згідно квантової теорії електропровідності, опір гірської породи знижується. Однак у поліморфних гірських породах при нагріванні їх від 80 до 200°С опір зростає до визначеної межі. Це явище пояс­нюється зачиненням наскрізної провідності у породі з максимальної зоною заборони. У результаті цього в ній накопичується об'ємний заряд до вели­чини, здатної подолати заборонну зону.

Суттєво впливають на цей показник і механічні напруження. Збільшення вертикального навантаження від 100 до 400 кг/см² у більшості порід призво­дить до зниження опору на 17-92%. Це відбувається за рахунок закриття (змикання) шпарин та розколин, чим підвищується щільність.

Різниця електричних опорів у різних твердих тілах пояснюється їхніми різними енергетичними схемами (рис.11.1). Приблизний графік зміни електричного опору – (R) від зміни температури – (Т) наведений на рис 11.2.

Рис. 11.1. Енергетичні схеми провідника (а), напівпровідника (б) і