Большая советская энциклопедия

СКИНЭФФЕКТ

СКИН-ЭФФЕКТ(от англ. skin - кожа, оболочка), поверхностный эффект, затухание электромагнитных волн по мере их проникновения в глубь проводящей среды, в результате к-рого, напр., переменный ток по сечению проводника или переменный магнитный поток по сечению магнитопровода распределяются не равномерно, а преим. в поверхностном слое. С.-э. обусловлен тем, что при распространении электромагнитной волны в проводящей среде возникаютвихревые токи,в результате чего часть электромагнитной энергии преобразуется в теплоту. Это и приводит к уменьшению напряжённостей электрич. и магнитного полей и плотности тока, т. е. к затуханию волны.

Чем выше частота v электромагнитного поля и больше магнитная проницаемостьМ(мю)проводника, тем сильнее (в соответствии сМаксвелла уравнениями)вихревое электрич. поле, создаваемое переменным магнитным полем, а чем больше проводимость а проводника, тем больше плотность тока и рассеиваемая в единице объёма мощность (в соответствии с законами Ома и Джоуля - Ленца). Т. о., чем большеv,Миб(дельта), тем сильнее затухание, т. е. резче проявляется С.-э.

В случае плоской синусоидальной волны, распространяющейся вдоль осихв хорошо проводящей, однородной, линейной среде (токами смещения по сравнению с токами проводимости можно пренебречь), амплитуды напряжённостей электрич. и магнитного полей затухают по экспоненциальному закону:

- коэффициент затухания,Мо-магнитная постоянная.На глубинех=б= 1/аамплитуда волны уменьшается вераз. Это расстояние наз. глубиной проникновения или толщиной скин-слоя. Напр., при частоте 50гцв меди (б= 580ксим/см; М= 1)б= 9,4мм,в стали(б= 100ксим/см; М= 1000)б =0,74мм.При увеличении частоты до 0,5Мгц 8уменьшится в 100 раз. В идеальный проводник (с бесконечно большой проводимостью) электромагнитная волна вовсе не проникает, она полностью от него отражается. Чем меньше расстояние, к-рое проходит волна, по сравнению сб,тем слабее проявляется С.-э.

Для проводников при сильно выраженном С.-э., когда радиус кривизны сечения провода значительно большеби поле в проводнике представляет собой плоскую волну, вводят понятие поверхностного сопротивления проводникаZs(поверхностного импеданса). Его определяют как отношениекомплексной амплитудыпадения напряжения на единицу длины проводника к комплексной амплитуде тока, протекающего через поперечное сечение скин-слоя единичной длины. Комплексное сопротивление на единицу длины проводника:

где RO- активное сопротивление проводника, определяющее мощность потерь в нём, Хо- индуктивное сопротивление, учитывающее индуктивность проводника, обусловленную магнитным потоком внутри проводника,lс-периметр поперечного сечения скин-слоя,w= 2пv; при этом Rо= Хо. При сильно выраженном С.-э. поверхностное сопротивление совпадает сволновым сопротивлениемпроводника и, следовательно, равно отношению напряжённости электрич. поля к напряжённости магнитного поля на поверхности проводника.

В тех случаях, когда длина свободного пробегаlносителей тока становится больше толщиныбскин-слоя (напр., в очень чистых металлах при низких темп-pax), при сравнительно высоких частотах С.-э. приобретает ряд особенностей, благодаря к-рым он получил назв. аномального. Поскольку поле на длине свободного пробега электрона неоднородно, ток в данной точке зависит от значения электрич. поля не только в этой точке, но и в её окрестности, имеющей размеры порядкаl.Поэтому при решении уравнений Максвелла вместо закона Ома приходится использовать для вычисления тока кинетич. уравнение Боль-цмана. Электроны при аномальном С.-э. становятся неравноценными с точки зрения их вклада в электрич. ток; приl>>босн. вклад вносят те из них, к-рые движутся в скин-слое параллельно поверхности металла или под очень небольшими углами к ней и проводят, т. о., больше времени в области сильного поля (эффективные электрон ы). Затухание электромагнитной волны в поверхностном слое по-прежнему имеет место, но количественные характеристики у аномального С.-э. несколько иные. Поле в скин-слое затухает не экспоненциально

В инфракрасной области частот электрон за период изменения поля может не успеть пройти расстояниеl.При этом поле на пути электрона за период можно считать однородным. Это приводит опять к закону Ома, и С.-э. снова становится нормальным. Т. о., на низких и очень высоких частотах С.-э. всегда нормальный. В радиодиапазоне в зависимости от соотношений междуlибмогут иметь место нормальный и аномальный С.-э. Всё сказанное справедливо, пока частота со меньше плазменной:

(п -концентрация свободных электронов,е -заряд,т -масса электрона) (относительно более высоких частот см. ст.Металлооптика).

С.-э. часто нежелателен. В проводах переменный ток при сильном С.-э. протекает гл. обр. по поверхностному слою; при этом сечение провода не используется полностью, сопротивление провода и потери мощности в нём при данном токе возрастают. В ферромагнитных пластинах или лентах магнитопроводов трансформаторов, электрических машин и др. устройств переменный магнитный поток при сильном С.-э. проходит гл. обр. по их поверхностному слою; вследствие этого ухудшается использование сечения магнитопровода, возрастают намагничивающий ток и потери в стали. "Вредное" влияние С.-э. ослабляют уменьшением толщины пластин или ленты, а при достаточно высоких частотах - применением магнитопроводов измагнитодиэлектриков.

С др. стороны, С.-э. находит применение в практике. На С.-э. основано действие электромагнитных экранов. Так для защиты внешнего пространства от помех, создаваемых полем силового трансформатора, работающего на частоте 50гц,применяют экран из сравнительно толстой ферромагнитной стали; для экранирования катушки индуктивности, работающей на высоких частотах, экраны делают из тонкого слоя А1. На С.-э. основана высокочастотная поверхностная закалка стальных изделий (см.Индукционная нагревательная установка).

Лит.:Нетушил А. В., Поливанов К. М., Основы электротехники, т. 3, М., 1956; Поливанов К. М., Теоретические основы электротехники, ч. 3 - Теория электромагнитного поля, М., 1975; Нейман Л. Р., Поверхностный эффект в ферромагнитных телах, Л.-М., 1949. См. также лит. при ст.Металлы.

И. Б. Негневицкий.




  1. скинэффект—от англ. skin кожа оболочка поверхностный эффект затухание электромагнитных волн по мере их проникновения в глубь проводящей среды в результате которого например перемен...Большая Советская энциклопедия II
  2. скинэффект—от англ. skin кожа наружный слой оболочка то же что поверхностный эффект.i...Большой энциклопедический политехнический словарь
  3. скинэффект—от англ. skin кожа оболочка поверхностный эффектнеоднородное распределение переменного тока и связанного с нимэлектромагнитного поля по сечению проводника. При достаточ...Большой энциклопедический словарь II
  4. скинэффект—СКИНЭФФЕКТ от англ. skin кожа оболочка поверхностный эффект неоднородное распределение переменного тока и связанного с ним электромагнитного поля по сечению проводника....Большой Энциклопедический словарь V
  5. скинэффект—от англ. skin кожа оболочка поверхностный эффект неоднородное распределение переменного тока и связанного с ним эл.магн. поля по сечению проводника. При достаточно высок...Естествознание. Энциклопедический словарь
  6. скинэффект—Начальная форма Скинэффект винительный падеж единственное число мужской род неодушевленное...Морфологический разбор существительных
  7. скинэффект—скинэффект скинэффект а...Орфографический словарь
  8. скинэффект—u мu Р.u скинэффекта эффект...Орфографический словарь русского языка
  9. скинэффект—скин сер...Орысша-қазақша «Электроника, радиотехника және байланыс» терминологиялық сөздік
  10. скинэффект—mtalleffet de peau...Политехнический русско-французский словарь
  11. скинэффект—Орфографическая запись слова скинэффект Ударение в слове скинэффект Деление слова на слоги перенос слова скинэффек Фонетическая транскрипция слова скинэффект [скнфэкт] Х...Полный фонетический разбор слов
  12. скинэффект—скинэффект аСинонимы эффект...Русский орфографический словарь
  13. скинэффект—skin effect...Русско-английский морской словарь
  14. скинэффект—скинэффект м.uskin effect skin effect эффект...Русско-английский политехнический словарь
  15. скинэффект—m. эффект...Русско-английский словарь математических терминов
  16. скинэффект—skin effect эффект...Русско-английский словарь по машиностроению
  17. скинэффект—skin effect...Русско-английский словарь по нефти и газу
  18. скинэффект—м.skin effect аномальный скинэффект нелинейный скинэффект нормальный скинэффект статистический скинэффект статический скинэффект...Русско-английский словарь по физике
  19. скинэффект—scineffect эффект...Русско-английский технический словарь
  20. скинэффект—м. электрон. effetto m skin pelle Kelvin...Русско-итальянский политехнический словарь
  21. скинэффект—бетсер скинсер...Русско-казахский терминологический словарь «Машиностроение»
  22. скинэффект—Синонимы эффект...Русско-китайский словарь
  23. скинэффект—физ. скнефект ту Синонимы эффект...Русско-украинский политехнический словарь
  24. скинэффект—povrchov jev skinefekt...Русско-чешский словарь
  25. скинэффект—скинэффект скинэффекта эффект...Слитно или раздельно? Орфографический словарь-справочник
  26. скинэффект—скинэффект скинэфф Синонимы эффект...Слитно. Раздельно. Через дефис. Словарь-справочник
  27. скинэффект—скинэффект англ.em skin кожа оболочка аффект поверхностный эффект явление протекания тока высокой частоты не по всему сечению сплошного проводника а преимущ. по его пов...Словарь иностранных слов русского языка
  28. скинэффект—скинэффект сущ. колво синонимов эффект Словарь синонимов ASIS.В.Н. Тришин. . Синонимы эффект...Словарь синонимов II
  29. скинэффект—СКИНЭФФЕКТ от англ . skin кожа оболочка поверхностный эффект неоднородное распределение переменного тока и связанного с ним электромагнитного поля по сечению проводника....Современный энциклопедический словарь
  30. скинэффект—скинэффект [англ skin кожа оболочка аффект] поверхностный эффек т явление протекания тока высокой частоты не по всему сечению сплошного проводника а преимущ. по его по...Толковый словарь иностранных слов
  31. скинэффект—Ударение в слове скинэффектУдарение падает на букву еБезударные гласные в слове скинэффект...Ударение и правописание
  32. скинэффект—от англ. skin кожа оболочка поверхностный эффект затухание эл.магн. волн по мере их проникновения в глубь проводящей среды в результате крого напр. перем. ток по сечению...Физическая энциклопедия
  33. скинэффект—Термин скинэффектdd Термин на английском skin effectdd Синонимы dd Аббревиатуры dd Связанные термины dd Определение Явление затухания электромагнитных волн по мере их пр...Энциклопедический словарь нанотехнологий
  34. скинэффект—[skin effect] от англ skinкожа оболочка эффект затухания электромагнитных волн по мере их проникновения в глубь проводящей среды в результате которогo например переменны...Энциклопедический словарь по металлургии