Всеки любител на електротехниката поне веднъж е трябвало да чуе за неразбираема електрическа проява, наречена повърхност или „кожен ефект“. За тези от тях, които все още не знаят какво представлява, обясненията, представени в статията, ще им помогнат да се запознаят с това явление. Освен това тук можете да разберете как се прилага на практика.
Какво представлява ефектът върху кожата?
Първо, трябва да разберете какъв е повърхностният ефект, който се определя в техническата литература като намаляване на амплитудата на е / м трептенията при проникване в проводяща среда. В този случай подвижните заряди под въздействието на е / м полето от дълбочината на проводника се изместват по-близо до горния му слой. В резултат токът става нехомогенен по своята структура, което се проявява като намаляване на плътността на заряда в централната част по отношение на периферията.
Дълбочината, до която проникват зарядите, може да се определи от следния израз:
Тоест, посочената зависимост може да бъде формулирана по следния начин: с увеличаване на честотата на променливия ток дълбочината на проникването му в тялото на проводника намалява. При двойно увеличаване на честотата този показател ще намалее до корен квадратен от 2.
Характеристики на текущото разпределение
За да си представите визуално как токът се разпределя в кръг в напречно сечение на проводник, е достатъчно да изучите снимката по-долу.
От нея ясно се вижда, че на определена дълбочина по-близо до центъра на проводника или изобщо няма ток, или стойността му е толкова малка, че се пренебрегва.
От това произтичат редица интересни заключения, а именно:
- при изрязване от тялото на проводника централната му част, през която токът практически не тече, условията за движение на зарядите не се променят;
- ако медната жица е направена куха (без сърцевина), нейните електропроводими характеристики ще останат същите и разходите ще бъдат значително намалени;
- индикаторът за проводимост ще остане същият, ще се променят само неговата индуктивност и капацитет.
От получените резултати следва, че сложното съпротивление на всеки проводник зависи не само от материала, от който е направен, но и от честотата на протичащия ток. При големи стойности на този показател почти всички заряди ще започнат да се движат по повърхността (външната граница) на проводника, тоест те ще имат пряк контакт с външната среда.
Нанасяне на кожен ефект
Зависимостта на мощността на тока в проводника от честотата на сигнала позволява предаването на електрически съобщения с различна периодичност през един кабел. В този случай високочестотните сигнали се изместват към външния радиус, а нискочестотните сигнали се приближават по-близо до центъра.
Високочестотните комуникационни системи са подредени и работят в съответствие с посочения принцип. В тях през захранващите проводници едновременно протича ток с честота 50 херца и чрез тях се реализира телефонна комуникация между двете страни (по-специално придружители и диспечери). Поради наличието на кожен ефект рядко се използват монолитни проводници с голямо напречно сечение (най-често те са направени на нишки).