交变电磁场2

电磁法电磁法是以地壳中岩、矿石的导电性、导磁性和介电性差异为基础，通过观测和研究人工的或天然的交变电磁场的分布来寻找矿产资源或解决其它地质问题的一类电法勘探方法。

电磁法所依据的是电磁感应现象。

以低频电磁法(f<10－4Ｈｚ)为例，如图1供入发射线圈时，就在该线圈周围建立了频率和所示，当发射机以交变电流I1相位都相同的交变磁场H1，H1称为一次场。

若这个交变磁场穿过地下良导电体，则由于电磁感应，可使导体内产生二次感应电流I2(这是一种涡旋电流)。

这个电流又在周围空间建立了交变磁场H2，H2称为二次场或异常场。

利用接收线圈接收二次场或总场(一次场与二次场的合成)，在接收机上记录或读出相应的场强或相位值，并分析它们的分布规律，就可以达到寻找有用矿产或解决其它地质问题之目的。

图1 电磁法原理示意图电磁法的种类较多，按场源的形式可分为人工场源（又称主动场源）和天然场源（又称被动场源）两大类。

按发射场性质不同，又分为连续谱变（频率域）电磁法和阶跃瞬变（时间域）电磁法两类。

按工作环境，又可以将电磁法分为地面、航空和井中电磁法三类。

与传导类电法相比，电磁法具有如下特点：(1)它的发射和接收装置都可以不采用接地电极，而是以感应方式建立和观测电磁场，因此航空电法才成为可能；(2)采用多种频率测量，可以扩大方法的应用范围；(3)观测电磁场的多种量值，如振幅(实分量、虚分量)、相位等，可以提高地质效果。

一、频率域和时间域电磁场基本特征1.频率域电磁场的基本特征在频率域电磁场中常用的电磁场是谐变场，其中场强、电流密度以及其他量均按余弦或正弦规律变化，如：借助于交流电的发射装置，如振荡器、发电机等，在地中及空气中建立谐变场。

激发方式一般有接地式的和感应式两种。

第一种方式与直流电法一样利用 A、B 供电电极，将交流电直接供入大地。

由于供电导线和大地不仅具有电阻而且还有电感。

所以由A、B电极直接传入地中的一次电流场在相位上与电源相位发生位移。

高中物理：交变电流 电磁场交变电流(1)中性面线圈平面与磁感线垂直的位置，或瞬时感应电动势为零的位置。

中性面的特点：a ．线圈处于中性面位置时，穿过线圈的磁通量Φ最大，但Φt∆∆＝0； 产生：矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。

变化规律e ＝NBS ωsin ωt=E m sin ωt ；i ＝I m sin ωt ；(中性面．．．位置开始计时)，最大值E m ＝NBS ω 四值：①瞬时值②最大值③有效值电流的热效应规定的；对于正弦式交流U＝0.707U m ④平均值 不对称方波：2I I I 2221+= 不对称的正弦波 2I I I 2m22m1+= 求某段时间内通过导线横截面的电荷量Q ＝I Δt=εΔt/R ＝ΔΦ/R我国用的交变电流，周期是0.02s ，频率是50Hz ，电流方向每秒改变100次。

瞬时表达式：e ＝e=2202sin100πt=311sin 100πt=311sin 314t线圈作用是“通直流，阻交流；通低频，阻高频”．电容的作用是“通交流、隔直流；通高频、阻低频”．变压器两个基本公式：① 2121n n U U = ②P 入=P 出，输入功率由输出功率决定．．．．．．．．．．．， 远距离输电：一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。

并按照规范在图中标出相应的物理量符号。

一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n 1、n 1/ n 2、n 2/，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。

功率之间的关系是：P 1=P 1/，P 2=P 2/，P 1/=P r =P 2。

电压之间的关系是：2122221111,,U U U n n U U n n U U r +=''=''='。

电流之间的关系是：2122221111,,I I I n n I I n n I I r ==''=''='.求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。

电磁的基本概念电磁场(electromagnetic field) 是物质的一种形式。

为了说明电磁的基本概念，现对一些常用名词、术语等做一简略介绍[1]。

一、交流电1．交流电(alternating current)交流电是交替地即周期性地改变流动方向和数值的电流。

如果我们将电源的两个极，即正极与负极迅速而有规律地变换位置，那么电子就会随着这种变换的节奏而改变自己的流动方向。

开始时电子向一个方向流动，以后又改向与开始流动方向相反的方向流动，如此交替地依次重复进行，这种电流就是交流电。

在交流电中，电子在导线内不断地振动，从电子开始向一个方向运动起，然后又回到原点的平行位置时，这一运动过程，称为电流的一次完全振动，发生一次完全振动所需要的时间称为一个周期。

半个振动所需要的时间，称为二分之一周期或半周期。

2．频率(frequency) 频率是电流在导体内每秒钟所振动的次数。

交流电频率的单位为赫(Hz)。

例如我国的民用电频率为50Hz,意思是说民用电这种交流电，在一秒钟内振动50次。

美国等一些国家为60Hz。

二、电场与磁场所有的物体都是由大量的和分立的微小粒子所组成,这些粒子有的带正电,有的带负电,也有的不带电。

所有的粒子都在不断地运动, 并被它们以一定的速度传播的电磁场所包围着, 所以带电粒子及其电磁场，不是别的，而是物质的一种特殊形态。

1．电场(electric field)我们知道，物体相互作用的力一般分为两大类，一类是物体的．直接接触发生的力，叫接触力，例如碰撞力、摩擦力等均属于这一类。

另一类是不需要接触就可以发生的力，称为场力，例如电场力、磁场力、重力等。

电荷的周围存在着一种特殊的物质叫做电场。

两个电荷之间的相互作用并不是电荷之间的直接作用，而是一个电荷的电场对另一个电荷所发生的作用，也就是说在电荷周围的空间里，总是有电场力在作用着。

因此，我们将有电场力作用存在的空间称为电场。

电场是物质的一种特殊形态。

第四篇 交变电磁场交变电磁场在地下介质中传播的规律及其结构特点的研究， 一直是地电学关注的重要内 容，并在此基础上建立了一组称为电磁感应法（以下简称电磁法）的电法勘探分支方法。

电 磁感应法是以地壳中岩、矿石的导电性或导磁性差异为基础，观测和研究由于电磁感应而形 成的地中电磁场的分布规律，从而寻找地下有用矿产或解决其它地质问题。

电磁法的种类很多，按探测的范围可以分为电磁剖面法和电磁测深法两大类。

前者探测 沿剖面方向地下某一深度范围内电磁场的分布规律，如不接地回线法、电磁偶极剖面法、航 空电磁法、甚低频法等，后者探测某一测点上不同深度的电磁场分布规律，如大地电磁测深 法、频率测深法、瞬变测深法等。

按场源的性质，可分为频率域电磁法和时间域电磁法两大类。

前者使用多种频率（10 －3 — 10 8 Hz）的谐变电磁场，后者使用不同形式的周期性脉冲电磁场。

同一种装置可因不同性质 的场源而属于不同的方法。

典型的频率域方法有大地电磁测深、频率测深等，时间域方法有 瞬变场法，瞬变测深法等。

按场源的形式可分为主动源（人工场源）法和被动源（天然场源）法，后者指大地电磁 法，其余都是主动源法。

按工作环境，又可将电磁法分为地面，航空和井中电磁法。

与直流电法相比，电磁法有如下特点：（1）它的发射和接收装置既可以采用接地电极， 也可以采用不接地的线圈、回线等，因此航空电法才成为可能；（2）可采用多种频率的电磁 场或不同形式的脉冲电磁场进行测量， 扩大了方法的应用范围；（3） 观测的场量有电场分量， 磁场分量。

对每种量又可观测振幅、相位、虚分量、实分量、一次场、二次场、总场，因而 大大提高了地质效果。

第一章 岩石和矿石的介电极化性质4.1.1 介电极化的机理对于具有高电阻率的岩、矿石来说，介电极化是一个重要的电学现象。

一般物质都是电中 性的，其中正、负电荷相互平衡，不产生宏观电场。

但是，在外电场作用下，各种物质总在不 同程度上出现正、负电荷两极分化，偏离平衡，形成极化。