Результаты измерений. 
Анализ

Нами было исследовано порядка 15 образцов, для наглядности на графиках представлены три из них, это дистиллированная вода, вода из реки Томь, и образец под названием Берёзовая роща. Измерения проведены при комнатной температуре ?25 °С.

По экспериментальным данным, были построены спектры действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости с использованием формул (20) и (21), по ним построены зависимости для компонент проводимости. Они представлены на рисунках 20, 21, 22, 23, соответственно.

Рисунок 20 — Действительная часть ДП.

Рисунок 21 — Мнимая часть ДП.

Рисунок 22 — Мнимая часть удельной проводимости.

Рисунок 23 — Действительная часть удельной проводимости Экстраполируя высокочастотный участок на нулевую частоту, мы находим величину е0. То же самое для реальной части проводимости находим у. То есть это данные полученные непосредственно из опыта. Значения оптической диэлектрической проницаемости и времени релаксации для построения теоретических кривых взяты из работы [1].

Теперь с учетом этих данных мы строим теоретические зависимости по формулам Дебая (1), (2) и (3). На графиках они показаны сплошными линиями. Мы видим, что в области низких частот расчет отличается от эксперимента. Потери отклоняются от прямолинейной зависимости. И мнимая часть проводимости также существенно отклоняется от зависимости, соответствующей формулам Дебая.

Эти отличия связаны с возникновением двойного электрического слоя. Поэтому необходимо провести оценку влияния этого эффекта, и учесть это при выполнении расчетов.

Для этого на данном этапе использовалась упрощенная эквивалентная схема, изображенная на рисунке 25:

Рисунок 25 — Упрощенная эквивалентная схема Здесь емкость Се моделирует емкость двойного электрического слоя.

С учетом этой ёмкости, при расчете комплексного сопротивления для данной схемы, в мнимой части импеданса появляется соответствующая ДЭС добавка, которая была учтена следующим образом.

(23).

(24).

(25).

. (26).

Формулы для расчета действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости через действительную и мнимую части полного импеданса имеют вид:

(27).

. (28).

Экспериментальные (точки) и расчетные по приведенным выше формулам для Ze (линии) частотные зависимости импеданса приведены на рисунке 26. Расчет проведен для величины емкости ДЭС Се = 4,9Ч10−5 Ф:

Рисунок 26 — Комплексное сопротивление (дистиллированная вода) Пунктирные линии здесь представляют расчет по Дебаевской зависимости (3). Сплошная красная линия — это расчет с учётом емкости ДЭС.

Теперь с учетом аппроксимации комплексного сопротивления, мы обратно пересчитываем комплексную ДП и приводимость. И видим, что с учетом емкости ДЭС для дистиллированной воды экспериментальные точки и расчетные кривые практически совпадают. Эти зависимости приведены на рисунках 27, 28, 29 и 30.

Рисунок 27 — Действительная часть ДП.

Рисунок 28 — Мнимая часть ДП.

Рисунок 29 — Мнимая часть удельной проводимости.

Рисунок 30 — Действительная часть удельной проводимости Нами было исследовано 12 образцов из разных водоисточников Сибири. Из исследования спектров диэлектрической проницаемости конденсаторным методом, были определены их основные характеристики (статическая диэлектрическая проницаемость и проводимость на постоянном токе). Эти данные представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Статическая диэлектрическая проницаемость и проводимость на постоянном токе.

Из таблицы видно, что статическая ДП меняется при изменении проводимости. Эта зависимость представлена на рисунке 31.

Рисунок 31 — Зависимость статической диэлектрической проницаемости от проводимости на постоянном токе Согласно рисунку, для проведённых нами измерений характерна линейная зависимость статической диэлектрической проницаемости от проводимости на постоянном токе. Она была аппроксимирована линейной зависимостью методом наименьших квадратов. Аппроксимирующая прямая приведена на рисунке 31. Она описывается формулой (29):

. (29).

В дальнейшем планируется использовать полную эквивалентную схему, что позволит достичь максимально точных значений аппроксимации.

С учетом этих значений планируется определить значении частоты соответствующей максимуму тангенса угла диэлектрических потерь, определить подвижность ионов и их тип.