Az elektrotechnika minden szerelmének legalább egyszer hallania kellett egy érthetetlen elektromos megnyilvánulásról, amelyet felszíni vagy "bőrhatásnak" neveztek. Azok számára, akik még mindig nem tudják, mi ez, a cikkben bemutatott magyarázatok segítenek megismerni ezt a jelenséget. Ezen felül itt megtudhatja, hogyan alkalmazzák a gyakorlatban.
Mi a bőr hatása?
Először meg kell értened, mi a felületi hatás, amelyet a szakirodalom az e / m oszcillációk amplitúdójának csökkenéseként definiál, amikor behatol egy vezető közegbe. Ebben az esetben a vezető mélységéből az e / m mező hatására mozgó töltések közelebb kerülnek felső rétegéhez. Ennek eredményeként az áram struktúrájáról inhomogénné válik, ami a központi részen a periféria vonatkozásában a töltéssűrűség csökkenéseként nyilvánul meg.
A töltések behatolási mélységét a következő kifejezéssel lehet meghatározni:
Vagyis a megadott függőség a következőképpen fogalmazható meg: a váltakozó áram frekvenciájának növekedésével csökken a vezető testbe való behatolásának mélysége. A frekvencia kétszeres növekedésével ez a mutató a 2 négyzetgyökére csökken.
Az áramelosztás jellemzői
Ahhoz, hogy vizuálisan elképzelhessük, hogyan oszlik el az áram egy keresztmetszetű vezetőben, elegendő tanulmányozni az alábbi fotót.
Jól látható, hogy a huzal közepéhez közelebb eső bizonyos mélységben vagy nincs áram, vagy értéke olyan kicsi, hogy elhanyagolják.
Ebből számos érdekes következtetés következik, nevezetesen:
- amikor a vezető testéből kivágják annak központi részét, amelyen keresztül az áram gyakorlatilag nem folyik, a töltések mozgásának feltételei nem változnak;
- ha a rézdrót üreges lesz (mag nélkül), akkor annak elektromosan vezető tulajdonságai változatlanok maradnak, és a költségek jelentősen csökkennek;
- a vezetőképességi mutató ugyanaz marad, csak annak induktivitása és kapacitása változik.
A kapott eredményekből az következik, hogy bármely vezető komplex ellenállása nemcsak attól az anyagtól függ, amelyből készült, hanem az áramló áram frekvenciájától is. Ennek a mutatónak a nagy értéke mellett szinte minden töltés elkezd mozogni a huzal felülete (külső határa) mentén, vagyis közvetlen kapcsolatban állnak a külső környezettel.
Bőrhatás alkalmazása
A vezetékben lévő áram teljesítményének a jel frekvenciájától való függése lehetővé teszi különböző periodicitású elektromos üzenetek továbbítását egy kábelen keresztül. Ebben az esetben a magas frekvenciájú jelek eltolódnak a külső sugár felé, és az alacsony frekvenciájú jelek a középponthoz közelebb áramlanak.
A nagyfrekvenciás kommunikációs rendszerek a jelzett elv szerint vannak elrendezve és működnek. Bennük egy 50 Hertz frekvenciájú áram egyidejűleg áramlik át a tápvezetéken, és rajtuk keresztül valósul meg a két fél (különösen a kísérők és a diszpécserek) közötti telefonos kommunikáció. A bőrhatás jelenléte miatt ritkán alkalmaznak nagy keresztmetszetű monolit huzalokat (leggyakrabban sodrottan készülnek).