導(dǎo)體的集膚效應(yīng)

1、集膚效應(yīng)百科名片 集膚效應(yīng)又叫趨膚效應(yīng)，當交變電流通過導(dǎo)體時,電流將集中在導(dǎo)體表面流過，這種現(xiàn)象叫集 膚效應(yīng)。是電流或電壓以頻率較高的電子在導(dǎo)體中傳導(dǎo)時,會聚集于總導(dǎo)體表層，而非平均分 布于整個導(dǎo)體的截面積中。目錄定義原理計算公式影響效應(yīng)電流的集膚效應(yīng)效應(yīng)應(yīng)用編輯本段定義Q U I 舅思集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)(skin effect)又叫趨膚效應(yīng),表皮效應(yīng)，當交變電流通過導(dǎo) 體時，電流將趨于導(dǎo)體表面流過，這種現(xiàn)象叫集膚效應(yīng)。電流以較高的頻 率在導(dǎo)體中傳導(dǎo)時，會聚集于導(dǎo)體表層，而非平均分布于整個導(dǎo)體的截面 積中。頻率越高，趨膚效應(yīng)越顯著。編輯本段原理因為當導(dǎo)線流過交變電流時，根據(jù)楞次定律會在導(dǎo)線內(nèi)部產(chǎn)

2、生渦流,與 導(dǎo)線中心電流方向相反，。由于導(dǎo)線中心較導(dǎo)線表面的磁鏈大，在導(dǎo)線中心 處產(chǎn)生的電動勢就比在導(dǎo)線表面附近處產(chǎn)生的電動勢大。這樣作用的結(jié)果， 電流在表面流動，中心則無電流，這種由導(dǎo)線本身電流產(chǎn)生之磁場使導(dǎo)線 電流在表面流動。集膚效應(yīng)是電磁學(xué)，渦流學(xué)（渦旋電流）的術(shù)語。這種現(xiàn)象是由通電 鐵磁性材料，靠近未通電的鐵磁性材料，在未通電的鐵磁性材料表面產(chǎn)生 方向相反的磁場，有了磁場就會產(chǎn)生切割磁力線的電流，這個電流就是所 謂的渦旋電流，這個現(xiàn)象就是集膚效應(yīng)。編輯本段計算公式我們可以計算交變電流集膚效應(yīng)的深度：6 =1/sqrt（1/2*w* O *p ）其中，w是交流電頻率，O是導(dǎo)體電導(dǎo)率，p是

3、導(dǎo)體磁通率。編輯本段影響在高頻電路中可以采用空心導(dǎo)線代替實心導(dǎo)線。此外，為了削弱趨膚 效應(yīng)，在高頻電路中也往往使用多股相互絕緣細導(dǎo)線編織成束來代替同樣 截面積的粗導(dǎo)線，這種多股線束稱為辮線。在工業(yè)應(yīng)用方面，利用趨膚效 應(yīng)可以對金屬進行表面淬火 編輯本段效應(yīng)考慮到交流電的集膚效應(yīng)，為了有效地利用導(dǎo)體材料和便于散熱，發(fā) 電廠的大電流母線常做成槽形或菱形母線；另外，在高壓輸配電線路中， 利用鋼芯鋁絞線代替鋁絞線，這樣既節(jié)省了鋁導(dǎo)線，又增加了導(dǎo)線的機械 強度，這些都是利用了集膚效應(yīng)這個原理集膚效應(yīng)是在訊號線里最基本的失真作用過程之一，也有可能是最容 易被忽略誤解的。與一般訊號線的夸大宣傳所言，集膚效應(yīng)

4、并不會改變所有 的高頻訊號，并且不會造成任何相關(guān)動能的損失。正好相反，集膚效應(yīng)會因 傳導(dǎo)體的不同成分，在傳遞高頻訊號時有不連貫的現(xiàn)象。同樣地，在陳舊 的線束傳導(dǎo)體上，集膚效應(yīng)助長訊號電流在多條線束上的交互跳動，對于 聲音造成刺耳的記號。編輯本段電流的集膚效應(yīng)第一，電子在導(dǎo)體內(nèi)總是沿著阻力最小的路線流動。在導(dǎo)體表面及近 表層的結(jié)構(gòu)元與導(dǎo)體表面基本平行，電子在其間換位流動阻力較小。而在 導(dǎo)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)元呈上下、左右、前后空間排列，電子在其間定向流動要受 到五個方向的阻力，（而在表面只有三個方向的阻力）可見電子在導(dǎo)體表 層附近運行的阻力要比在內(nèi)部小得多，這樣就導(dǎo)致了電流的集膚效應(yīng)。其二，當電子在導(dǎo)線內(nèi)

5、移動時，在其運動的垂直方向伴生著磁場，（右手定則）其它電子在磁場的作用下向逐步向周邊發(fā)散移動，于是移向了導(dǎo) 線的表層附近，形成了電流的集膚效應(yīng)。其三，當然還有溫度的影響：在導(dǎo)體內(nèi)部，電阻產(chǎn)生的熱不易散發(fā)， 溫度較高，價和電子運轉(zhuǎn)的速率高，線路不是很扁平，這樣就導(dǎo)致了電子 通路相對窄小，電阻就高。在導(dǎo)體的表面，散熱快、溫度低，價和電子運 轉(zhuǎn)的速率低，線路扁平，這樣就導(dǎo)致了電子通路相對寬大，而故導(dǎo)體表面 電阻小，外來電子運行較快，這也是電流集膚的原因之一。尖端放電當導(dǎo)體的某部分做得很細很尖時，尖端部分的表面積相對較大，換位移動到此 的電子密度相對較大，在尖端部分甚至有些擁擠，有部分電子在擁擠中從

6、尖端溢出，于是就導(dǎo)致了尖端放電現(xiàn)象。編輯本段效應(yīng)考慮到交流電的集膚效應(yīng)，為了有效地利用導(dǎo)體材料和便于散熱，til汰飆K 1 11田屋3恒鼻電旋4-集膚效應(yīng)伴熱樣本及產(chǎn)品圖片發(fā)電廠的大電流母線常做成槽形或菱形母線； 另外，在高壓輸配電線路中， 利用鋼芯鋁絞線代替鋁絞線，這樣既節(jié)省了鋁導(dǎo)線，又增加了導(dǎo)線的機械 強度，這些都是利用了集膚效應(yīng)這個原理。集膚效應(yīng)是在訊號線里最基本的失真作用過程之一，也有可能是最容意被忽略誤解的。與一般訊號線的 夸大宣傳所言，集膚效應(yīng)并不會改變所有的高頻訊號，并且不會造成任何相 關(guān)動能的損失。正好相反，集膚效應(yīng)會因傳導(dǎo)體的不同成分，在傳遞高頻 訊號時有不連貫的現(xiàn)象。同樣地，在陳舊的線束傳導(dǎo)體上，集膚效應(yīng)助長 訊號電流在多條線束上的交互跳動，對于聲音造成刺耳的記號。編輯本段應(yīng)用導(dǎo)體中交變電磁場的強度隨著進入導(dǎo)體的深度而呈指數(shù)遞減，因此在 防曬霜中混入導(dǎo)體微粒（一般是氧化鋅和氧化鈦），就能使陽光中的紫外線 （高頻電磁波）的強度減低。這便是物理防曬的原理之一。此外，趨膚效應(yīng) 也是電磁遮罩的方法之一，利用趨膚效應(yīng)可以阻止高頻電磁波透入良導(dǎo)體 而作成電磁遮罩裝置，這也是電梯中，手機收訊不好的原因。在工業(yè)應(yīng)用 方面，利用趨膚效