Elke liefhebber van elektrotechniek moest minstens één keer horen over een onbegrijpelijke elektrische manifestatie genaamd oppervlakte- of "huideffect". Voor degenen onder hen die nog steeds niet weten wat het is, zullen de uitleg in het artikel hen helpen vertrouwd te raken met dit fenomeen. Daarnaast leest u hier hoe het in de praktijk wordt toegepast.
Wat is huideffect?
Allereerst moet u begrijpen wat het oppervlakte-effect is, dat in de technische literatuur wordt gedefinieerd als een afname van de amplitude van e / m-oscillaties bij penetratie in een geleidend medium. In dit geval worden de bewegende ladingen onder invloed van het e / m-veld vanuit de diepte van de geleider dichter naar de bovenlaag verplaatst. Als resultaat wordt de stroom inhomogeen in zijn structuur, wat zich manifesteert als een afname van de ladingsdichtheid in het centrale deel ten opzichte van de periferie.
De diepte waartoe de ladingen doordringen, kan worden bepaald door de volgende uitdrukking:
Dat wil zeggen, de gespecificeerde afhankelijkheid kan als volgt worden geformuleerd: met een toename van de frequentie van de wisselstroom neemt de diepte van zijn penetratie in het geleiderlichaam af. Met een dubbele toename in frequentie, zal deze indicator afnemen tot de vierkantswortel van 2.
Kenmerken van de huidige distributie
Om je duidelijk voor te stellen hoe de stroom in een geleider in dwarsdoorsnede wordt verdeeld, volstaat het om de onderstaande foto te bestuderen.
Hieruit is duidelijk te zien dat er op een bepaalde diepte dichter bij het midden van de draad helemaal geen stroom is, of dat de waarde zo klein is dat deze wordt verwaarloosd.
Hieruit volgen een aantal interessante conclusies, namelijk:
- bij het uitsnijden van het centrale deel van het lichaam van de geleider, waardoor de stroom praktisch niet stroomt, veranderen de voorwaarden voor de beweging van ladingen niet;
- als de koperdraad hol is gemaakt (zonder kern), blijven de elektrisch geleidende eigenschappen hetzelfde en worden de kosten aanzienlijk verlaagd;
- de geleidbaarheidsindicator blijft hetzelfde, alleen zijn inductantie en capaciteit veranderen.
Uit de verkregen resultaten volgt dat de complexe weerstand van een geleider niet alleen afhangt van het materiaal waaruit deze is gemaakt, maar ook van de frequentie van de stromende stroom. Met grote waarden van deze indicator zullen bijna alle ladingen langs het oppervlak (buitengrens) van de draad beginnen te bewegen, dat wil zeggen dat ze direct contact zullen hebben met de externe omgeving.
Huideffect toepassen
De afhankelijkheid van het vermogen van de stroom in de draad van de frequentie van het signaal maakt het mogelijk om elektrische berichten met verschillende frequentie door één kabel te verzenden. In dit geval worden hoogfrequente signalen verplaatst naar de buitenstraal en stromen laagfrequente signalen dichter naar het midden.
Hoogfrequente communicatiesystemen zijn opgesteld en werken volgens het aangegeven principe. Daarin stroomt gelijktijdig een stroom met een frequentie van 50 Hertz door de voedingskabels en wordt telefooncommunicatie tussen de twee partijen (met name bedienden en dispatchers) via hen gerealiseerd. Vanwege de aanwezigheid van het skin-effect worden zelden monolithische draden met een grote doorsnede gebruikt (meestal zijn ze gestrand gemaakt).