Электрофизические свойства ТГИ в значительной степени зависят от их состава и строения.

Именно этим объясняется частое использование анализа электрических параметров ТГИ в качестве одного из физических методов их исследования. Для этих целей обычно используют значения удельного электрического сопротивления ρ и относительной диэлектрической проницаемости ε.

Удельное электрическое сопротивление, характеризующее возможность направленного движения заряженных частиц в среде под действием внешнего электрического поля, выражается через сопротивление образца правильной формы, его длину и площадь поперечного сечения следующим образом:

ρ = R? S/L, Ом? м. (24.1)

Диэлектрические свойства отображают физическое состояние веществ и обусловлены поляризацией молекул и внутримолекулярных частичек в электромагнитном поле. Диэлектрическая проницаемость ε и тангенс угла диэлектрических потерь tgδ являются основными диэлектрическими параметрами вещества. Относительная диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз напряженность электрического поля в веществе меньше, чем в вакууме, и является безразмерной величиной. По величине тангенс угла диэлектрических потерь можно судить о степени и характере полярности вещества.

Установлено, что для ТГИ в основном характерны два вида поляризации: поляризация электронного смещения, обусловленная смещением электронных оболочек относительно ядер атомов, а также дипольная (ориентационная) поляризация, обусловленная наличием в структуре угля полярных групп атомов. Ввиду того, что в ТГИ реализуются несколько механизмов поляризации, значения ε изменяются при вариации частоты электромагнитного поля.

Величина диэлектрической проницаемости среды выражается через напряжённость поля Е и поляризацию Р следующим образом:

ε = 1 + 4π? Р/Е. (24.2)

В свою очередь,

Р = ∑n_i ? a_i ? Е_i. (24.3)

где n_i – число молекул в единице объёма;

a_i – поляризуемость i-х молекул;

Е_i – внутренняя напряжённость поля.

Методы экспериментального определения удельного электрического сопротивления и диэлектрической проницаемости в настоящее время стандартизированы для образцов горных пород. Данные методы могут быть использованы и при исследованиях электрофизических свойств ТГИ.