趨膚效應(yīng)原理及應(yīng)用

趨膚效應(yīng)原理

當(dāng)導(dǎo)體中有交流電或者交變電磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的電流分布不均勻，電流集中在導(dǎo)體的“皮膚”部分，也就是說(shuō)電流集中在導(dǎo)體外表的薄層，越靠近導(dǎo)體表面，電流密度越大，導(dǎo)體內(nèi)部實(shí)際上電流較小。結(jié)果使導(dǎo)體的電阻增加，使它的損耗功率也增加。這一現(xiàn)象稱(chēng)為趨膚效應(yīng)（skin effect）。

在計(jì)算導(dǎo)線的電阻和電感時(shí)，假設(shè)電流是均勻分布于它的截面上。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，這一假設(shè)僅在導(dǎo)體內(nèi)的電流變化率（di/dt）為零時(shí)才成立。另一種說(shuō)法是，導(dǎo)線通過(guò)直流（dc）時(shí)，能保證電流密度是均勻的。或者電流變化率很小，電流分布仍可認(rèn)為是均勻的。對(duì)于工作于低頻的細(xì)導(dǎo)線，這一論述仍然是可確信的。

但在高頻電路中，電流變化率非常大，不均勻分布的狀態(tài)甚為嚴(yán)重。高頻電流在導(dǎo)線中產(chǎn)生的磁場(chǎng)在導(dǎo)線的中心區(qū)域感應(yīng)出最大的電動(dòng)勢(shì)。由于感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)在閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，在導(dǎo)線中心的感應(yīng)電流最大。因?yàn)楦袘?yīng)電流總是在減小原來(lái)電流的方向，它迫使電流只限于靠近導(dǎo)線外表面處。效應(yīng)產(chǎn)生的原因主要是變化的電磁場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生了渦旋電場(chǎng)，與原來(lái)的電流相抵消。

趨膚效應(yīng)產(chǎn)生的原因

趨膚效應(yīng)產(chǎn)生的原因主要是變化的電磁場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生了渦旋電場(chǎng)，與原來(lái)的電流相抵消。

趨膚效應(yīng)應(yīng)用

在高頻電路中可用空心銅導(dǎo)線代替實(shí)心銅導(dǎo)線以節(jié)約銅材。架空輸電線中心部分改用抗拉強(qiáng)度大的鋼絲。雖然其電阻率大一些，但是并不影響輸電性能，又可增大輸電線的抗拉強(qiáng)度。利用趨膚效應(yīng)還可對(duì)金屬表面淬火，使某些鋼件表皮堅(jiān)硬、耐磨，而內(nèi)部卻有一定柔性，防止鋼件脆裂。

審核編輯黃昊宇