تأثير السطح وتأثير القرب

يتم تحديد مقاومة الموصل للتيار المباشر بواسطة الصيغة المعروفة ro = ρl / S.

يمكن أيضًا تحديد هذه المقاومة من خلال معرفة مقدار التيار الثابت IО والطاقة PO:

ro = PO / AzO2

اتضح أنه في دائرة تيار متناوب ، تكون المقاومة r لنفس الموصل أكبر من مقاومة التيار الثابت: r> rО

هذه المقاومة r على عكس المقاومة الحالية المباشرة rO وتسمى المقاومة النشطة. تفسر الزيادة في مقاومة السلك بحقيقة أنه مع التيار المتردد ، فإن كثافة التيار ليست هي نفسها عند نقاط مختلفة في المقطع العرضي للسلك. لدي أسطح موصلة ، وكثافة التيار أعلى منها مع التيار المباشر ، والمركز أصغر.

عند التردد العالي ، تظهر المخالفات بشكل حاد لدرجة أن كثافة التيار في نقاء مركزي كبير للمقطع العرضي للموصل هي صفر عمليًا. يمر التيار فقط في الطبقة السطحية ، وهذا هو السبب في أن هذه الظاهرة تسمى تأثير السطح.

وبالتالي ، فإن تأثير السطح يؤدي إلى انخفاض في المقطع العرضي للموصل الذي يتدفق من خلاله التيار (المقطع العرضي النشط) ، وبالتالي إلى زيادة مقاومته مقارنة بمقاومة التيار المباشر.

لشرح سبب تأثير السطح ، تخيل موصلًا أسطوانيًا (الشكل 1) ، يتكون من عدد كبير من الموصلات الأولية من نفس المقطع العرضي ، على مقربة من بعضها البعض ومرتبة في طبقات متحدة المركز.

مقاومة هذه الأسلاك للتيار المباشر ، التي تم العثور عليها بواسطة الصيغة ρl / S ستكون هي نفسها.

أرز. 1. المجال المغناطيسي لموصل أسطواني.

يخلق التيار الكهربائي المتناوب مجالًا مغناطيسيًا متناوبًا حول كل سلك (الشكل 1). من الواضح أن الموصل الأولي الموجود بالقرب من المحور محاط بموصل سطح تدفق مغناطيسي كبير ، وبالتالي فإن الأول لديه محاثة أعلى ومفاعلة حثي أكبر من الأخير.

عند نفس الجهد عند نهايات الأسلاك الأولية بطول l الموجود على طول المحور وعلى السطح ، تكون كثافة التيار في الأول أقل من الثانية.

يزداد الاختلاف v كثافة التيار على طول المحور وعلى طول محيط الموصل مع زيادة قطر الموصل د ، وموصلية المادة γ ، والنفاذية المغناطيسية للمادة μ وتردد التيار المتردد.

نسبة المقاومة النشطة للموصل r إلى مقاومته عند. يُطلق على التيار المباشر rО معامل تأثير الجلد ويُشار إليه بالحرف ξ (xi) ، وبالتالي ، يمكن تحديد المعامل ξ من الرسم البياني في الشكل. 2 ، مما يدل على اعتماد ξ على المنتج د و √γμое.

أرز. 2. مخطط لتحديد معامل تأثير الجلد.

عند حساب هذا المنتج ، يجب التعبير عن d بالسنتيمتر ، γ - بـ1 / أوم-سم ، μo - v gn / cm و f ​​= بالهرتز.

مثال. من الضروري تحديد معامل تأثير الجلد لأنني موصل نحاسي بقطر d = 11.3 مم (S = 100 مم 2) بتردد f = 150 هرتز.

أحسنت.

حسب الرسم البياني في الشكل. 2 نجد ξ = 1.03

تحدث كثافة التيار غير المتكافئة في الموصل أيضًا بسبب تأثير التيارات في الموصلات المجاورة. هذه الظاهرة تسمى تأثير القرب.

بالنظر إلى المجال المغناطيسي للتيارات في نفس الاتجاه في موصلين متوازيين ، من السهل إظهار أن تلك الموصلات الأولية التي تنتمي إلى موصلات مختلفة ، والتي تكون أبعد ما تكون عن بعضها البعض ، متصلة بأصغر تدفق مغناطيسي ، وبالتالي كثافة التيار فيها هو أعلى. إذا كانت التيارات في الأسلاك المتوازية لها اتجاهات مختلفة ، فيمكن عندئذٍ إظهار أن كثافة التيار العالية تُلاحظ في تلك الأسلاك الأولية التي تنتمي إلى أسلاك مختلفة الأقرب إلى بعضها البعض.