Bőr hatás - ez
Skin hatás (az angol bőr -. Skin, kagyló)
felületi hatás csillapítás az elektromágneses hullámok, ahogy mélyebbre hatolnak a vezető közeg, amelyben, például, egy váltakozó áram a vezető szakasz vagy a váltakozó mágneses fluxus a mágneses kör szakasz nem egyenletesen oszlik, előnyösen a felületi rétegben. S.-e. annak a ténynek köszönhető, hogy a terjedését elektromágneses hullám egy vezetőképes közeg, amelynek örvényáramok, miáltal egy részét az elektromágneses energia hővé alakul át. Ez ahhoz vezet, hogy csökken a erőssége az elektromos és mágneses mezők és az áramsűrűség, azaz a. E. A csillapítás a hullám.
A nagyobb a frekvencia ν az elektromágneses mező és a nagyobb mágneses permeabilitása μ a vezeték, annál több (összhangban Maxwell egyenletek E) forgási elektromos mező által generált egy váltakozó mágneses mező, és annál nagyobb a vezetőképessége a vezeték, annál nagyobb az áramsűrűség és a disszipációs egységnyi térfogat kapacitás ( összhangban a törvényi Ohm és Joule - Lenz). Így. További ν, μ és σ, annál nagyobb a csillapítás, azaz a. e. sharper nyilvánul S.-e.
Abban az esetben, egy lapos szinuszos hullám terjesztő mentén az x-tengely egy nagy vezetőképességű, egyenletes, lineáris közepes (előfeszítő áramok képest vezetési áram lehet elhanyagolt), az amplitúdó intenzitásai az elektromos és mágneses mezők exponenciálisan:
- a csillapítási tényezője, μ0 a mágneses állandó. Mélységben x = δ = 1 / α hullám amplitúdója faktorral csökken e. Ezt a távolságot nevezzük a behatolási mélység vagy vastagságú bőr réteg. Például, egy 50 Hz frekvenciával a réz (σ = 580 Xim / cm; μ = 1) σ = 9,4 mm, az acél (α = 100 Xim / cm, (μ = 1000) δ = 0,74 mm In. gyakoriságának növelése 0,5 MHz delta csökkenése 100-szor. az ideális vezeték (végtelen vezetőképesség) elektromágneses hullám nem hatol, hogy teljesen visszaverődik. a kisebb a távolság a hullám halad, míg a δ, a gyengébb manifeszt S.-e.
A vezetékek nagymértékben expresszált S.-e. amikor a görbületi sugara jóval nagyobb, vezeték keresztmetszete δ és egy mezőt, egy vezetőt egy síkhullám, bevezette a felületi ellenállás vezeték Zs (a felület impedancia). Ez úgy definiáljuk, mint az arány a komplex amplitúdó (Lásd. Komplex amplitúdó) a feszültségesés egységnyi hossza a vezeték a komplex amplitúdó az átfolyó áram keresztmetszete a bőr réteg egységnyi hosszúságú. Impedancia egységnyi hossza vezető:
ahol R0 - Vezetékellenállás meghatározó teljesítmény disszipáció benne, X0 - induktív ellenállás, figyelembe véve az induktivitása a vezető által okozott mágneses fluxus a vezeték, lc - a kerülete a keresztmetszete a bőr réteg, ω = 2πν; ahol R0 = X0. Abban határozottan kifejezte S.-e. felületi ellenállása egybeesik a karakterisztikus impedancia (Lásd. A jellemző impedancia) a vezeték, és így egyenlő az arány a villamos tér a mágneses térerősség az vezető felületén.
Azokban az esetekben, amikor a szabad úthossz l hordozók nagyobb lesz, mint a vastagsága δ a bőr réteget (például a nagyon tiszta fémek alacsony hőmérsékleten), a viszonylag magas frekvenciákon S.-e. Egyre több olyan szolgáltatást, ami miatt hívták rendellenes. Mivel a területen a hossza a szabad elektron egyenetlenül útvonal, a jelenlegi egy adott ponton értékétől függ az elektromos mező nem csak ezen a ponton, de a környezetében, amelynek méretei nagyságrendileg l Ezért a megoldás a Maxwell-egyenletek helyett Ohm-törvény kell kiszámítani a kinetikus Boltzmann egyenlet aktuális . Az elektronok a rendellenes S.-e. egyenlőtlen szempontjából való hozzájárulásuk az elektromos áram; ha L >> δ fő hozzájárulása azok, amelyek mozognak a bőrréteg párhuzamos a fém felületén, vagy csak nagyon kis szöget bezáróan és szállított, m. o. több időt a magas területen régió (effektív elektron). Csillapítás az elektromágneses hullámok a felületi rétegben még mindig tartja, de a mennyiségi tulajdonságai rendellenes S.-e. némileg eltérő. Mező a fedőréteg nem csillapítja exponenciálisan (R0 / X0 =
Az infravörös frekvenciatartományban egy elektrontér periódusváltozásokat nem lehet tudni, hogy utazni L távolság. Ezen a területen a pálya egy elektront az időszak tekinthető egységes. Ez ahhoz vezet, ismét az Ohm-törvény, és S.-e. normalizálódik. Így. alacsony és nagyon magas frekvenciák S.-e. mindig normális. A rádió függően közötti kapcsolat / δ és lehet egy normális és abnormális S.-e. Minden a fenti igaz, amíg a frekvencia alacsonyabb, mint a plazmában: ω 1/2 (n - a sűrűsége a szabad elektronok, e - a töltés, m - elektron tömeg) (a magasabb frekvenciák ld metalloptics ..).
S.-e. Gyakran kívánatos. A vezetékek váltóáram erélyes S.-e. Ez akkor fordul elő elsősorban a felületi réteg; ahol a drótszakasz nem használja ki teljesen, az ellenállás a vezetékek és az elektromos veszteségek benne egy adott áram növekedését. A ferromágneses lemezek vagy szalagok, amelyek mágneses magok transzformátorok, elektromos gépek és más eszközök váltakozó mágneses fluxus erős S.-e. Ez kiterjeszti főleg azok felületi réteg; ezáltal romlik a mágneses részén, a mágnesező áram növekedése és a vas veszteséget. A „káros” hatása S.-e. gyengíti a csökkenés a vastagsága lemezek vagy szalagok, és a kellően magas frekvenciák - használata ferritek magok (Lásd Magnetodielectrics.).
C. és munkatársai. Felek S.-e. Ezt alkalmazzák a gyakorlatban. A S.-e. alapú elektromágneses árnyékoló hatás. Így, védelem a külső tértől interferencia-mező hálózati transzformátor működési frekvencia 50 Hz, alkalmazzák viszonylag vastag képernyőn ferromágneses acél; árnyékolás a tekercs működő magas frekvenciákon, a képernyők készült vékony réteg Al. A S.-e. alapú nagyfrekvenciás felületkeményítő acéltermékek (lásd. Indukciós hevítő eszközök).
Lit.: Netushil A. V. Polivanov K. M. Fundamentals of Electrical Engineering, t 3, M. 1956 .; Polivanov KM Theory of Electrical Engineering, 3. rész - Az elmélet az elektromágneses mező, MA. 1975; Neyman L. R. bőr hatása ferromágneses testek, AL -. M. 1949. Lásd még hivatkozásokat. Art. Metals.
IB Negnevitsky.