Скін-ефект принцип роботи

Проникаючи в глибину провідника, амплітуда в електромагнітних хвилях поступово зменшується. Це і є скін-ефект, який носить іншу назву поверхневого ефекту. Наприклад, якщо струм, що має високу частоту, протікає по провіднику, то його розподіл відбувається не по всьому перетину, а, в основному, в поверхневих шарах.

Принцип дії скін-ефекту

Ця дія слід розглядати на прикладі щодо довгого циліндричного провідника, на який впливає змінна напруга, що має певну частоту зі зміною за часом.

Якщо взяти постійна напруга, частота якого дорівнює нулю, то в цьому випадку розподіл електричного струму буде по всьому перетину провідника. Це пов'язано з тим, що напруженість постійного струму буде однаковою в кожній точці перетину провідника. Силові лінії магнітного поля, створюваного струмом, утворюються у вигляді концентричних кіл, центр яких збігається з віссю провідника. Таким чином, постійний струм розподіляється по перетину незалежно від дії магнітного поля.

У випадку з змінним струмом в провіднику, відбувається його зміна в часі з одночасною зміною магнітного поля. При зміні потоку магнітного поля спостерігається поява електрорушійної сили. Саме ця ЕРС витісняє електричний струм до поверхні провідника за допомогою магнітного поля. При дуже високих частотах весь струм буде протікати тільки по тонкому шару зовнішньої частини провідника.

Властивості скін-ефекту

Скін-ефект пов'язаний не тільки з високочастотними струмами, які змінюються в часі. Це пов'язано з будь-яким тимчасовим зміною струмів. Виникнення скін-ефекту може спостерігатися при безпосередньому підключенні провідника до постійної напруги. Саме в цей момент з'являється ЕРС індукції великого значення, що компенсує дію зовнішнього електричного поля на осі. Закінчення цього процесу відзначається під час рівномірного розподілу струму в провіднику по всьому перетину.

При дуже швидкій зміні струму, водиться спеціальний час, протягом якого струм і магнітне поле проникають в глибину провідника. Ця величина носить назву скін-нового часу. При цьому, слід враховувати і той фактор, що зі зменшенням питомої опору провідника, збільшується час проникнення в нього струму і магнітного поля.

У разі використання надпровідників, скін-час, теоретично, буде мати нескінченно велике значення, магнітного поля не спостерігається, а протікання струму відбувається виключно по поверхні.