Искусственные постоянные электрические поля

Искусственные постоянные электрические поля создаются с помощью батарей, аккумуляторов или генераторов постоянного тока, подключаемых с помощью изолированных проводов к стержневым электродам - заземлителям.

В теории заземлений доказывается, что электрод стержневой формы можно рассматривать как точечный, если поле изучается от него на расстояниях, в пять и более раз превышающих длину заземленной части электрода. Поэтому приводимые ниже формулы расчета поля для точечного источника справедливы для практической электроразведки. Теория электроразведки включает решение прямых и обратных задач. Прямой задачей называется определение параметров электромагнитного поля над заданным геоэлектрическим разрезом. Простейшей прямой задачей электроразведки постоянными искусственными полями (их называют методами сопротивлений) является расчет разности потенциалов () в двух точках (М и N) над однородным изотропным полупространством с постоянным УЭС (), в которое через точечный источник (А) вводится ток силой (см. рис. 3.1).

Рис. 3.1. Поле точечного источника постоянного тока (А) над однородным изотропным полупространством: 1 - токовые линии, 2 - эквипотенциальные линии

Вследствие шаровой симметрии решаемой задачи токовые линии радиально направлены от точечного источника (А), а эквипотенциальные поверхности имеют вид полусфер. Используя закон Ома , где - сопротивление проводника между двумя полусферами со средним радиусом и площадью , удаленными на расстояниe , можно записать . Для градиент-установок, когда , в последней формуле можно заменить , поэтому выражениe для расчета УЭС однородного полупространства с помощью трехэлектродной установки АМN получит вид:

(3.1)

Под установкой в электроразведке понимают комбинацию питающих и приемных электродов. Коэффициент , зависящий от расстояний между ними, называется коэффициентом установки. Над неоднородной средой рассчитанное по этой формуле УЭС называется кажущимся (КС или ). Каков же физический смысл ?

Из теории поля известно, что напряженность электрического поля , где - плотность тока, - удельное сопротивление вблизи приемных электродов. Обозначив и учитывая, что на постоянных разносах и при однородном верхнем слое , получим

(3.2)

Таким образом, кажущееся сопротивление над неоднородным полупространством пропорционально плотности тока у приемных электродов. Над однородным полупространством и . Физический смысл аномалий в методах сопротивлений в том, что тoковые линии изгибаются в среде с разными (втягиваются в проводящие, огибают непроводящие включения). В результате на земной поверхности меняется , а значит . Поэтому - это сложная функция геоэлектрического разреза и типа установки. Ее рассчитывают в теории электроразведки. Численно равно истинному сопротивлению () такого полупространства, в котором для одинаковой установки () отношение остается одинаковым.