где μ = 4π·10–7 Генри/м – магнитная проницаемость вакуума; w – частота вариации поля, 1/с; T – период вариации в секундах; Z – в Ом.
Единица измерения удельного сопротивления в Международной системе единиц (СИ) – Ом·м. Значения rк близки к истинному значению удельного сопротивления только в предельных случаях. При очень малых значениях периода, когда поле не проникает в нижележащий слой, значение rк равно удельному сопротивлению первого слоя.
К основным электрическим и магнитным свойствам горных пород относится: удельное электрическое сопротивление, электрохимическая активность, диэлектрическая и магнитная проницаемость, поляризуемость. По величине удельного электрического сопротивления вещества подразделяют на три группы: проводники, полупроводники и диэлектрики. Диэлектриками называются вещества, не проводящие электрического тока. В них отсутствуют свободные электрические заряды. Поляризация диэлектриков – процесс образования объемного дипольного электрического момента (смещение электрических зарядов) в диэлектрике. При возбуждении электрического поля, происходит поляризация диэлектрика, что может сопровождаться появлением в нем механических сил, упругих напряжений и изменением температуры.
Если диэлектрик внести во внешнее электрическое поле, на его поверхностях появляются заряды. Под действием приложенного электрического поля, молекулы становятся электрическими диполями, ориентированными положительно заряженными концами в направлении электрического поля Е. Электростатическая индукция связана с тем, что в диэлектрических телах с одной стороны тела оказываются отрицательные концы диполей, а с другой – положительные. Смещение положительных и отрицательных зарядов диэлектрика в разные стороны называют электрической поляризацией. При наложении электрического поля диэлектрик становится поляризованным, дипольные моменты молекул ориентируются преимущественно в направлении поля. Заряды в диэлектрике могут смещаться из своих положений равновесия лишь на малые расстояния, порядка атомных [42. С. 57].
Электрическое поле неотделимо от зарядов, являющихся его источниками, оно однозначно определяется величиной и расположением зарядов. Заряженное тело возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле, возбуждаемое зарядами тела, существует в каждой точке пространства, даже если в него не помещено никакое другое тело. Оно проявляется в силе, действующей на другое заряженное тело, вносимое в это поле. Современная теория утверждает, что поле реально существует и, наряду с веществом, является одним из видов материи. Поле обладает энергией, импульсом и другими физическими свойствами. Заряды противоположных знаков могут нейтрализовать друг друга. Посредством полей осуществляются электромагнитные взаимодействия тел. Поле, которое они возбуждают, может продолжать существовать в виде электромагнитных волн. Оно может существовать самостоятельно, независимо от возбудивших его электрических зарядов [42. С. 115]. Понятие электромагнитного поля не связывают с упругими деформациями, натяжением, давлением и пр.
Поле внутри диэлектрика, создаваемое связанными зарядами, направлено против внешнего поля, создаваемого сторонними зарядами. Существуют диэлектрики, полярные молекулы которых обладают дипольными моментами в отсутствие электрического поля. Такие полярные молекулы беспорядочно ориентированы, совершают хаотические тепловые движения. Помимо электрически нейтральных молекул в диэлектрике могут существовать положительно или отрицательно заряженные ионы. Избыток ионов того или иного знака в какой–либо части диэлектрика означает наличие в этой части некомпенсированных макроскопических зарядов. Избыток ионов того или иного знака в какой-либо части диэлектрика означает наличие в этой части некомпенсированных макроскопических зарядов.
Деформационная поляризация наблюдается для веществ с неполярными молекулами. Они ориентируются, образуя диполи, под действием электрического поля. В молекулах неполярных диэлектриков (Н2, N2, ССl4, углеводороды и др.) центры тяжести положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего поля совпадают, дипольный момент у молекул равен нулю. Горючие газы (углеводородные соединения) содержатся в земной коре в виде скоплений в пластах. Растворенные они присутствуют в нефти (попутный газ) и подземных водах. При помещении таких диэлектриков во внешнее электрическое поле происходит деформация молекулы (атома) и возникает индуцированный дипольный электрический момент молекулы, пропорциональный напряженности поля Е. При снятии внешнего поля поляризация исчезает.