Скін-ефект - це

(Від англ. Skin - шкіра, оболонка) (поверхневий ефект), загасання електромагнітного магн. хвиль у міру їх проникнення в глиб провідного середовища, в результаті к-якого, напр. перем. ток по перетину провідника або змін. магн. потік по перетину магнітопровода розподіляється не рівномірно, а переважно. в поверхневому шарі (з к і н - з л о в и). При поширенні електромагнітного магн. хвилі в провідному середовищі в ній виникають вихрові струми. в результаті чого частина електромагнітного магн. енергії перетвориться в теплоту. Це і призводить до загасання хвилі. Чим вище частота w електромагнітного магн. поля і чим більше магн. проникність m провідника, тим сильніше (відповідно до Максвелла рівняннями) вихрове електричні. поле. створюване змін. магн. полем, а чим більше провідність а провідника, тим більше щільності струму і розсіюється в од. обсягу потужність (відповідно до законів Ома і Джоуля - Ленца). Т. о. чим більше величини w, m і s, то все більше проявляється С.-е.

У випадку плоскої синусоїдальної хвилі, що розповсюджується вздовж осі х в добре проводить однорідної лінійної середовищі, амплітуди напруженостей електричні. і магн. полів затухають експоненціально:

де a = (1 / c)? (2psmw) - коеф. загасання. На глибині x = d = 1 / a амплітуда хвилі зменшується в е раз (цю глибину умовно приймають за товщину скін-шару). Напр. при w = 50 Гц в Cu (s = 580 КСМ / см; m = 1) d = 9,4 мм, в сталі (s = 100кСм / см; m = 1000) d = 0,74 мм. При збільшенні w до 0,5 Мгц d зменшиться в 100 разів. В ідеальний провідник (з нескінченно великою провідністю) електромагнітного магн. хвиля зовсім не проникає, вона повністю від нього відбивається. Якщо радіус кривизни перетину провідника r-> d і поле в провіднику є плоскою хвилю, вводять поняття імпедансу характеристичного.

Якщо довжина вільного пробігу l носіїв струму стає більше d (напр. В дуже чистих металах), то при низьких температурах і порівняно високих частотах С.-е. набуває ряд особливостей (аномальний С.-е.). Ел-ни стають нерівноцінними з точки зору їх вкладу в електричні. струм; осн. внесок вносять ел-ни, що рухаються в скін-шарі паралельно поверхні металу або під дуже невеликими кутами до неї; вони проводять, т. о. більше часу в області сильного поля (т. н. ефективні ел-ни). Загасання електромагнітного магн. хвилі в поверхневому шарі і раніше має місце, але кількостей. хар-ки у аномального С.-е. дещо інші, зокрема поле в скін-шарі затухає НЕ експоненціально.

В ІК області частот ел-н за період зміни поля може не встигнути пройти відстань l. Тоді поле на шляху ел-на за період можна вважати однорідним і С.-е. в цих умовах нормальний. Т. о. на низьких і дуже високих частотах С.-е. завжди нормальний. У радіодіапазоні залежно від співвідношень між l і d можуть мати місце і нормальний, і аномальний С.-е. Все сказане справедливо, поки частота w менше плазмової частоти w0 »(4pne2 / m) 1/2 (n - концентрація ел-нів провідності, - заряд. M - маса ел-на). Щодо більш високих частот (див. Металооптика).

У техніці С.-е. часто небажаний. Перем. ток при сильному С.-е. протікає гл. обр. по поверхневому шару; при цьому перетин дроту не використовується повністю, опір проводу і втрати потужності в ньому при даному струмі зростають. У ферромагн. пластинах чи стрічках магнітопроводів трансформаторів, електричні. машин і ін. пристроїв змін. магн. потік при сильному С.-е. проходить гл. обр. по їх поверхневого шару; внаслідок цього погіршується використання перетину магнітопровода, зростають намагнічує струм і втрати в сталі. З іншого боку, на С.-е. заснована дія електромагнітного магн. екранів, ВЧ поверхнева гарт сталевих виробів і ін.

- загасання електромагнітного магн. хвиль у міру їх пронікновеніяв провідне середовище. Змінна в часі електричні. поле Е і связанноес ним магн. поле Н не проникають в глиб провідника, а зосереджені в осн.

Схожі статті