Paviršiaus efektas ir artumo efektas
Laidininko atsparumas nuolatinei srovei nustatomas pagal gerai žinomą formulę ro =ρl / S.
Šią varžą taip pat galima nustatyti žinant nuolatinės srovės IО dydį ir galią PO:
ro = PO / AzO2
Pasirodo, kintamosios srovės grandinėje to paties laidininko varža r yra didesnė už varžos pastovią srovę: r> rО
Ši varža r, priešingai nei nuolatinės srovės varža rO, vadinama aktyvia varža. Laido varžos padidėjimas paaiškinamas tuo, kad esant kintamajai srovei, srovės tankis skirtinguose laido skerspjūvio taškuose nėra vienodas. Turiu laidininkų paviršių, srovės tankis didesnis nei esant nuolatinei srovei, o centras mažesnis.
Esant aukštam dažniui, nelygumai atsiranda taip ryškiai, kad srovės tankis reikšmingame laidininko skerspjūvio centre yra praktiškai lygus nuliui, srovė teka tik paviršiniame sluoksnyje, todėl šis reiškinys vadinamas paviršiaus efektu.
Taigi dėl paviršiaus efekto sumažėja laidininko, kuriuo teka srovė, skerspjūvis (aktyvusis skerspjūvis), taigi, padidėja jo varža, palyginti su nuolatinės srovės varža.
Norėdami paaiškinti paviršiaus efekto priežastį, įsivaizduokite cilindrinį laidininką (1 pav.), susidedantį iš daugybės vienodo skerspjūvio elementarių laidininkų, esančių arti vienas kito ir išdėstytų koncentriniais sluoksniais.
Šių laidų varža nuolatinei srovei, nustatyta pagal formulę ρl / S, bus tokia pati.
Ryžiai. 1. Cilindrinio laidininko magnetinis laukas.
Kintamoji elektros srovė aplink kiekvieną laidą sukuria kintamąjį magnetinį lauką (1 pav.). Akivaizdu, kad elementarus laidininkas, esantis arčiau ašies, yra apsuptas didelio magnetinio srauto paviršiaus laidininko, todėl pirmasis turi didesnį induktyvumą ir indukcinę reaktyvumą nei antrasis.
Esant tokiai pačiai įtampai l ilgio elementarių laidų, esančių išilgai ašies ir paviršiaus, galuose, srovės tankis pirmajame yra mažesnis nei antrajame.
Skirtumas v srovės tankio išilgai ašies ir išilgai laidininko periferijos didėja didėjant laidininko skersmeniui d, medžiagos laidumui γ, medžiagos magnetiniam laidumui μ ir kintamosios srovės dažniui.
Laidininko aktyviosios varžos r santykis su jo varža ties. nuolatinė srovė rО vadinama odos efekto koeficientu ir žymima raide ξ (xi), todėl koeficientas ξ gali būti nustatytas pagal grafiką pav. 2, kuris parodo ξ priklausomybę nuo sandaugos d ir √γμμое.
Ryžiai. 2. Odos efekto koeficiento nustatymo diagrama.
Skaičiuojant šį sandaugą, d turi būti išreikštas cm, γ – 1 / om-cm, μo – v gn/cm ir f = Hz.
Pavyzdys. Būtina nustatyti odos efekto koeficientą, kad aš esu varinis laidininkas, kurio skersmuo d= 11,3 mm (S = 100 mm2), esant f = 150 Hz dažniui.
Šaunuolis.
Pagal grafiką pav. 2 randame ξ = 1,03
Nevienodas srovės tankis laidininke atsiranda ir dėl gretimų laidininkų srovių įtakos. Šis reiškinys vadinamas artumo efektu.
Atsižvelgiant į tos pačios krypties srovių magnetinį lauką dviejuose lygiagrečiuose laidininkuose, nesunku parodyti, kad tie skirtingiems laidininkams priklausantys elementarieji laidininkai, kurie yra toliausiai vienas nuo kito, yra sujungti mažiausiu magnetiniu srautu, todėl ir srovės tankis juose. yra aukščiausias. Jei lygiagrečių laidų srovės yra skirtingų krypčių, tai galima parodyti, kad didelis srovės tankis stebimas tuose elementariuose laiduose, priklausančiuose skirtingiems laidams, kurie yra arčiausiai vienas kito.