Объяснение скин-эффекта

Я не понимаю некоторые вещи о скин-эффекте.

Его определение в Википедии:

Скин-эффект - это тенденция переменного электрического тока (AC) распределяться внутри проводника таким образом, что плотность тока наибольшая вблизи поверхности проводника и уменьшается по мере увеличения глубины проводника. Электрический ток протекает в основном по «коже» проводника, между внешней поверхностью и уровнем, называемым глубиной скин-слоя. Скин-эффект вызывает увеличение эффективного сопротивления проводника на более высоких частотах, где глубина скин-слоя меньше, что уменьшает эффективное поперечное сечение проводника.

Теперь у меня два вопроса:

  1. Не могли бы вы пошагово объяснить мне «векторную» причину скин-эффекта? Если я посмотрю на это изображение и на силовые линии электрического и магнитного поля, я не увижу причину скин-эффекта.

    введите описание изображения здесь

  2. Для количественной оценки скин-эффекта мы используем глубину скин-слоя δ . Но из основных курсов по электромагнетизму я знаю, что это определяется как глубина под поверхностью проводника, на которой падающая электромагнитная волна уменьшается на 1 / е , и это 0 для идеального электрического проводника, который действует как идеальная отражающая поверхность.

Итак, я не понимаю, почему определяемая таким образом глубина скин-эффекта связана со скин-эффектом, согласно первоначальному определению последнего. В чем заключается связь между этими двумя явлениями (проникновением падающей ЭМ волны в реальный проводник и стремлением переменного тока протекать вблизи поверхности проводника).

Я попытаюсь объяснить вещь качественно, но уверяю вас, что почти всегда легче понять физику количественно, то есть с помощью математики.

Ответы (1)

1) На рисунке для любого радиуса р , наведенные токи я ж совмещены с основным течением я , и, следовательно, усиливают друг друга, для всех точек с р > р и уменьшить друг друга для р < р . Это означает, что, учитывая, что токи действительно текут в направлениях, указанных на рисунке, чистая сила тока будет уменьшаться в середине провода и смещаться к внешним частям.

Поскольку отношение между я ж и я включать ю как множимое, по мере увеличения частоты переменного тока ток все больше прижимается к коже (благодаря производной по времени в законе Фарадея).

2) На самом деле то, что вы помните как глубину скин-слоя, называется глубиной проникновения .

Но есть некоторые сходства: уравнения Максвелла имеют тот же вид ( р ≠ 0 , необязательно ϵ > 1 ,   мю ≠ 1 ) для любого неидеального проводника, кроме внешних полей. Уравнения решаются, чтобы показать, что при этих предположениях поля внутри проводника демонстрируют экспоненциальное затухание (выводить это действительно интересно).

Для внешней электромагнитной волны падающая волна приходит снаружи провода и пытается проникнуть в среду. Однако для проводимости система управляется током извне . Поэтому ток внутри провода протекает под действием скин-эффекта , а ЭМВ имеет глубину проникновения .

Спасибо большое, теперь все ясно!
Объяснение скин-эффекта
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v