如何测量地球的电阻?
首先,地球的内部结构是分层的,其由岩石、熔浆、海水等各种物质构成。对于地球表面的土壤来说,其电阻率随着温度和土壤结构而不同,因此严格利用地球的水、土、结构、温度、分布、电导率、串并联等知识是无法计算其电阻的。而且这个电阻和选取两个极点的位置也是有关的。选取两极和直接从脚底下选两个点得到的结果是不同的。
但是,我们可以利用类似“球形鸡”的思路来简单考虑理想球体的电阻。考虑选取地球两极作为测量点,将地球视为一个电阻率均匀的球体然后利用泊松方程建立球坐标系结合边界条件求解,具体可参见知乎大神梁昊的回答:求一个实心电阻率均匀的电阻球的电阻?
最后得到结果近似为δ为导线半径。
对于实际问题,测量地球整体的电阻,很简单,只要利用欧姆定律:,在地球的两极(南极或者北极,或者赤道两端)给个电压,测其地面上的电流,你就可以自豪地说:给我一个电压和电流,我就可以告诉你地球的电阻了。咳咳。。开玩笑。
也是由于地球地形和结构的复杂性,地球整体的电阻无法精确测量,但是地质学家们利用电法勘探勘测地质的电导率,从而判定岩石的结构与成分,其方法多样,人工场法、天然场法、激发极化法、脉冲瞬变场法等,其本质都是利用电阻率公式:来进行计算。以对称四极装置为例,AB点为电极点,产生电势,MN处感应电压和电流,利用所测得的结果和电极之间的距离代入电阻率公式中计算,可得地质的电阻率。
地质勘测中,可根据不同矿物的电阻率通过其测量判定岩石的结构与成分。