表皮効果
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
表皮効果（ひょうひこうか）は高周波電流が導体を流れる時、電流密度が導体の表面で高く、表面から離れると低くなる現象のことである。周波数が高くなるほど電流が表面へ集中するので、導体の交流抵抗は高くなる。表皮効果はケルビンによって1887年に説明された。ニコラ・テスラも表皮効果の研究をおこなった。
導体の電流密度Jは 深さδに対して、次式のように減少する。
- J = e − δ / d
ここで d は表皮深さで、電流が 表面電流の1/e （約 0.37）になる深さであり次のように計算される。
dの厚さの平板が直流電流に対して生じる抵抗と、厚さがdよりもっと厚い平板の交流電流に対する抵抗は同じである。交流電流に対して電線は直流電流に対する厚さdのパイプのような抵抗を示す。. 例として、円形断面の電線の抵抗は概略以下のようになる。
- L = 導体の長さ
- D = 導体の径
D >> dの場合に上の式は成り立つ。
[編集] 例
銅線の場合、周波数に対する表皮深さは表のようになる。
| 周波数 | δ |
| 60 Hz | 8.57 mm |
| 10 kHz | 0.66 mm |
| 10 MHz | 21 μm |
