אפקט פני השטח ואפקט הקרבה

ההתנגדות של המוליך לזרם ישר נקבעת על ידי הנוסחה הידועה ro =ρl / S.

התנגדות זו יכולה להיקבע גם על ידי ידיעת גודל הזרם הקבוע IО והכוח PO:

ro = PO / AzO2

מסתבר שבמעגל זרם חילופין, ההתנגדות r של אותו מוליך גדולה מהזרם הקבוע של ההתנגדות: r> rО

התנגדות זו r בניגוד להתנגדות הזרם הישר rO ונקראת התנגדות אקטיבית. העלייה בהתנגדות החוט מוסברת על ידי העובדה שעם זרם חילופין, צפיפות הזרם אינה זהה בנקודות שונות בחתך הרוחב של החוט. יש לי משטחי מוליכים, צפיפות הזרם גבוהה יותר מאשר בזרם ישר, והמרכז קטן יותר.

בתדירות גבוהה, אי הסדירות מופיעות בצורה כה חדה שצפיפות הזרם בטוהר מרכזי משמעותי של חתך המוליך היא כמעט אפס., הזרם עובר רק בשכבת פני השטח, וזו הסיבה שתופעה זו נקראת אפקט פני השטח.

כך, אפקט פני השטח מוביל להפחתה בחתך המוליך שדרכו זורם הזרם (חתך פעיל), ולכן לעלייה בהתנגדותו בהשוואה להתנגדות הזרם הישר.

כדי להסביר את הסיבה לאפקט פני השטח, דמיינו מוליך גלילי (איור 1), המורכב ממספר רב של מוליכים יסודיים מאותו חתך רוחב, בסמיכות זה לזה ומסודרים בשכבות קונצנטריות.

ההתנגדויות של חוטים אלה לזרם ישר, שנמצאו בנוסחה ρl / S יהיו זהים.

אורז. 1. השדה המגנטי של מוליך גלילי.

זרם חשמלי לסירוגין יוצר שדה מגנטי לסירוגין סביב כל חוט (איור 1). ברור שהמוליך היסודי הממוקם קרוב יותר לציר מוקף במוליך משטח שטף מגנטי גדול, ולכן לראשון יש השראות ותגובה אינדוקטיבית גבוהה יותר מהאחרון.

באותו מתח בקצוות של חוטים יסודיים באורך l הממוקמים לאורך הציר ועל פני השטח, צפיפות הזרם בראשון פחותה מאשר בשני.

ההפרש v צפיפות הזרם לאורך הציר ולאורך הפריפריה של המוליך עולה עם עלייה בקוטר המוליך d, מוליכות החומר γ, החדירות המגנטית של החומר μ ותדר AC.

היחס בין ההתנגדות הפעילה של מוליך r להתנגדות שלו ב. זרם ישר rО נקרא מקדם אפקט העור והוא מסומן באות ξ (xi), לכן, ניתן לקבוע את מקדם ξ מהגרף באיור. 2, המראה את התלות של ξ במכפלה d ו- √γμμое.

אורז. 2. תרשים לקביעת מקדם אפקט העור.

בעת חישוב מוצר זה, d צריך להתבטא בס"מ, γ - ב-1 / אוהם-ס"מ, μo - v gn/cm ו-f = בהרץ.

דוגמה. יש צורך לקבוע את מקדם אפקט העור עבור אני מוליך נחושת בקוטר של d= 11.3 מ"מ (S = 100 מ"מ2) בתדר של f = 150 הרץ.

עבודה טובה.

לפי הגרף באיור. 2 נמצא ξ = 1.03

צפיפות זרם לא שווה במוליך מתרחשת גם עקב השפעת זרמים במוליכים שכנים. תופעה זו נקראת אפקט הקרבה.

בהתחשב בשדה המגנטי של זרמים באותו כיוון בשני מוליכים מקבילים, קל להראות שאותם מוליכים אלמנטריים השייכים למוליכים שונים, המרוחקים זה מזה, מחוברים לשטף המגנטי הקטן ביותר, ולכן צפיפות הזרם בהם. הוא הגבוה ביותר. אם לזרמים בחוטים מקבילים יש כיוונים שונים, אז ניתן להראות כי נצפית צפיפות זרם גבוהה באותם חוטים יסודיים השייכים לחוטים שונים הקרובים ביותר זה לזה.