Скін-ефект

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

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. Тобто скін-ефект - це проходження змінного електричного струму високої частоти не через увесь переріз провідника, а переважно лише в поверхневому шарі.

Інша назва – поверхневий ефект.

Глибина скін-шару визначається формулою[1]

 \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[ред.ред. код]

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.

Примітки[ред.ред. код]

  1. Формули на цій сторінці записані в системі СГС (СГСГ). Для перетворення в систему СІ дивись Правила переводу формул із системи СГС в систему СІ.

Джерела[ред.ред. код]

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


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