Пьезоэлектрический эффект - Основные понятия и сведения о физических показателях горных пород

Это особый случай поляризации минералов и горных пород. Эффект возникает в веществе с ацентричностью (не имеют центра симметрии). Вещество способно к поляризации при применении не только электрического поля, но и механических напряжений. Например: нагрузка на монокристалл кварца приводит к появлению разноименных зарядов на его противоположных гранях. Этот эффект обратим.

В переменном электромагнитном поле можно вызвать вибрацию кристалла.

Справедлива формула

,

Где - диэлектрическая проницаемость;

Е - напряжение электрического поля;

Н - напряженность магнитного поля;

- механическое напряжение;

T - время действия поля;

Э - проводимость среды.

На основании экспериментов установлено основное уравнение

Q = -,

Где q - поверхностная плотность электрического заряда;

- механическое напряжение;

- пьезоэлектрических модуль монокристалла.

Пьезоэффект присущ только анизотропным средам. Деформированный элемент пьезоактивной среды можно уподобить системе трех диполей, оси которых параллельны осям координат, а дипольные моменты пропорциональны относительным деформациям вдоль соответствующих осей. Освобождение электрических зарядов и связанное с ним появление дипольных моментов приводит к образованию в окружающем пространстве вращающегося электрического поля, регистрация которого является главной задачей пьезоэлектрического метода разведки.

По пьезоактивным минералам горные породы и руды разделяются на четыре группы:

Высокоактивные 510-14 Кл/Н (кулон/ньютон)

Среднеактивные 0,5510-14 Кл/Н

Слабоактивные 0,510-14

Неактивные 10-14.

Высокие характерны для золотокварцевых месторождений, где они достигают 3510-14 Кл/Н.

Пьезоэлектрический эффект свойственен рудно-кварцевым пегматитовым, полиметаллическим, апатито-нефелиновым и др., то есть таким пьезоэлектрическим месторождениям, где активных тел и вмещающих пород отличаются (примерно в 5 раз).

Положение и степень ориентированности пьезоактивных минералов в рудных телах обусловлены генезисом месторождения. Текстура кварцевых жил тесно связана с полями тектонических напряжений, возникающими в рудообразованиях.

Пьезоэлектрический эффект в горных породах носит объемный характер и его регистрация возможна в различных направлениях.

Пьезоэлектрическую активность горных пород и минералов определяют статическими и динамическими способами.

В практике используют два динамических метода: лабораторный и экспрессный. Лабораторный представляет собой ультразвуковую магнитострикционную установку (рис 104).

блок-схема лабораторной ультразвуковой магнитострикционной установки

Рис. 104. Блок-схема лабораторной ультразвуковой магнитострикционной установки: Г - генератор, Д - магнитодатчик, Щ - щуп, У - усилитель

Образец выполняется в форме куба 3х3х3 см. Пьезоэлектрический потенциал измеряют с помощью площадного электрода, соответствующего размерам граней образца, относительно активной площади магнитостриктора. В приборе имеются эталоны.

Похожие статьи




Пьезоэлектрический эффект - Основные понятия и сведения о физических показателях горных пород

Предыдущая | Следующая