Скин-эффект

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Скин-эффект (поверхностный эффект) — эффект затухания электромагнитных волн по мере их проникновения в глубь проводящей среды. В результате этого эффекта, например, переменный ток, при протекании по проводнику распределяется не равномерно по сечению, а преимущественно в поверхностном слое.

[править] Причины эффекта

Скин-эффект вызван возникновением вихревых токов в проводящей среде при распространении через неё электромагнитной волны. В результате этого в среде возникают потери энергии, что приводит к уменьшению напряжённостей электрического и магнитного полей и плотности тока, т. е. к затуханию волны.

[править] Борьба с эффектом

С увеличением частоты переменного тока скин-эффект проявляется всё более явно, что заставляет учитывать его при конструировании и расчётах электрических схем. Например, вместо обычных медных проводов могут применяться медные провода, покрытые тонким слоем серебра. Серебро обладает наибольшей проводимостью среди всех металлов, и тонкий его слой, в котором благодаря скин-эффекту и протекает бо́льшая часть тока, оказывает сильное влияние на общее сопротивление проводника. Несмотря на применение метода в аудиоаппаратуре, он очень спорный, так как частоты в аудиоаппаратуре далеки от тех, на которых этот эффект может проявиться. Удельные сопротивления меди и серебра отличаются менее чем на 5%.

[править] Применение эффекта

На скин-эффекте основано действие взрывомагнитных генераторов (ВМГ), взрывомагнитных генераторов частоты (ВМГЧ) и в частности ударно-волновых излучателей (УВИ).

[править] Примеры

Зависимость глубины слоя, в котором протекает ток, от частоты для медного проводника приведена в таблице.

частота	d
60 Гц	8,57 мм
10 кГц	0,66 мм
100 кГц	0,21 мм
1 МГц	66 мкм
10 МГц	21 мкм

Формула для расчёта глубины скин-слоя в металле (приближённая).

$d_{skin}=c\sqrt{2\frac{\epsilon_0}{\omega\mu_m}\rho}$

Здесь $ρ$ - Удельное сопротивление, c - скорость света, $μ m$ - относительная магнитная проницаемость (равна единице для неферромагнетиков - меди, серебра, ...), $ω = 2π * f$ . Все величины выражены в системе СИ.