皮肤效应的原因_皮肤效应的应用

趋肤效应概述当导体中存在交流电或电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，并且电流集中在“皮肤”中。导体的一部分，也就是说，电流集中在导体的薄层中，它越靠近导体的表面，电流密度越高，导体内部的实际电流越低。
结果，导体的电阻增加，并且其功率损耗也增加。这种现象称为皮肤效应（skineffect）。
在计算导线的电阻和电感时，假设电流在导线的横截面上均匀分布。严格来说，该假设仅在导体中电流的变化率（di / dt）为零时才有效。
换句话说，当导线通过直流电（dc）时，可以保证电流密度均匀。或电流变化率很小，并且仍可以认为电流分布均匀。
对于在低频下工作的细线，这种说法仍然令人信服。但是在高频电路中，电流变化率非常大，分布不均非常严重。
电线中的高频电流产生的磁场在电线的中心区域感应出最大的电动势。由于感应电动势在闭合电路中产生感应电流，因此导线中心的感应电流最大。
由于感应电流始终沿减小原始电流的方向，因此它迫使电流被限制在导线的外表面。造成这种影响的主要原因是，不断变化的电磁场会在导体内部产生涡旋电场，从而抵消原始电流。
皮肤效应的根本原因是电磁感应。如上图所示，这是一条导线，导线中的小圆圈代表电流。
当导线通电时，电流将沿着该导线流动。我们将电流路径称为“电流线”。
为了便于理解，我暂时使用两条当前行进行分析和解释。如上图所示：假设导线电流从左到右流动，电流导线I1和I2的方向都是从左到右。
电流线I1产生的磁场方向是什么？根据右旋定律，电流线I1上方的磁场方向垂直于纸面向外（以点表示），下方磁场的方向垂直于纸面内向（表示）十字架）。由于交流电总是在变化，因此它产生的磁场总是在变化。
根据电磁感应，由电流线I1产生的磁场将在导体I2上产生感应电动势，并且该感应电动势将阻碍I2的电流变化。朝向导体中心的电流线越密，它接收到的磁场越强，感应电动势越大，电流越小。
当电流变化更快且频率越高时，感应电动势就越大，因此在高频电路中趋肤效应明显。如果电流恒定，则不会产生感应电动势，也不会产生集肤效应，因此集肤效应仅存在于交流电路中。
皮肤效应的应用1.最常见的典型应用是室外电视天线。室外电视天线接收到的无线电波的频率很高，通常达到几百兆赫兹。
对于这样的高频电流信号，其趋肤效应非常明显。为了降低材料成本，减轻重量并达到集肤效果，室外电视天线通常由空心铝管制成。
2.我们常用的电源线是单股和多股的，但信号传输电缆都是多股的。这是因为信号电流频率通常较高，并且趋肤效应是明显的。
为了增加导线的表面积并提高导线的利用率，所以信号传输电缆都是多股导线。注意：集肤效应并不意味着导体中心没有电流。
仅由于集肤效应，导体表面上的电流最大，并且朝向导体中心的电流较小。一般来说，在50HZ的AC频率下，皮肤效果的穿透深度约为6mm。
当导线的直径大于12mm时，导体中心的电流几乎为零。所以你可以观察到