Скін-ефект

Скін-ефе́кт (від англ. skin — шкіра) — явище проникнення електромагнітного поля в провідник на певну глибину, яка називається скін-шаром. Водночас, скін-ефект призводить до протікання струму в провіднику в основному в області скін-шару, і, як наслідок, збільшення опору провідника.

Глибина скін-шару визначається формулою

$\delta = \frac{c}{\sqrt{8\pi\mu\sigma\nu}}$

де $\delta$ — глибина скін-шару, с — швидкість світла, $\mu$ — магнітна проникність речовини провідника, $\sigma$ — електропровідність, $\nu$ — лінійна частота.

Густина струму в провіднику спадає від поверхні експоненційно:

$j = j_0 e^{-x/\delta} \,$

де j — густина струму, а x — віддаль від поверхні.

За аналогічним законом спадають також напруженість електричного і магнітного полів електромагнітної хвилі.

Глибина скін-шару зменшується зі збільшенням частоти. Якщо при частоті 50 Гц глибина скін-шару в міді становить 0,7 см, то на частоті 0,5 МГц — 0,007 см.

Скін-ефект призводить до збільшення опору провідника високочастотному струму. Це збільшення стає помітним тоді, коли радіус провідника має однаковий порядок величини з глибиною скін-шару. При частоті 1 МГц опір мідного провідника з діаметром 2 мм збільшується майже в 7 разів, а отже збільшуються втрати на нагрівання провідника.

Наслідки скін-ефекту

Скін-ефект призводить до нагрівання провідників у електронних приладах, зокрема у мікропроцесорах, і накладає обмеження на збільшення, наприклад, тактової частоти, на якій працює комп'ютер.

Джерела

• Сивухин Л. В. (1977). Общий курс физики. Том III. Электричество. Москва: Наука. 

Примітки

Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.