Ogni amante dell'ingegneria elettrica almeno una volta ha dovuto sentire parlare di una manifestazione elettrica incomprensibile chiamata superficie o "effetto pelle". Per quelli di loro che ancora non sanno cosa sia, le spiegazioni presentate nell'articolo li aiuteranno a familiarizzare con questo fenomeno. Inoltre, qui puoi scoprire come viene applicato nella pratica.
Cos'è l'effetto pelle?
Innanzitutto, è necessario capire qual è l'effetto superficie, che è definito nella letteratura tecnica come una diminuzione dell'ampiezza delle oscillazioni e / m alla penetrazione in un mezzo conduttore. In questo caso, le cariche in movimento sotto l'influenza del campo e / m dalla profondità del conduttore vengono spostate più vicino al suo strato superiore. Di conseguenza, la corrente diventa disomogenea nella sua struttura, che si manifesta come una diminuzione della densità di carica nella parte centrale rispetto alla periferia.
La profondità alla quale penetrano le cariche può essere determinata dalla seguente espressione:
Cioè, la dipendenza specificata può essere formulata come segue: con un aumento della frequenza della corrente alternata, la profondità della sua penetrazione nel corpo del conduttore diminuisce. Con un doppio aumento della frequenza, questo indicatore diminuirà alla radice quadrata di 2.
Caratteristiche della distribuzione attuale
Per immaginare chiaramente come viene distribuita la corrente in un conduttore tondo in sezione trasversale, è sufficiente studiare la foto sotto.
Da esso si vede chiaramente che a una certa profondità più vicino al centro del filo non c'è corrente o il suo valore è così piccolo da essere trascurato.
Da ciò derivano alcune conclusioni interessanti, vale a dire:
- quando si taglia dal corpo del conduttore la sua parte centrale, attraverso la quale la corrente praticamente non scorre, le condizioni per il movimento delle cariche non cambiano;
- se il filo di rame è reso cavo (senza anima), le sue caratteristiche elettricamente conduttive rimarranno le stesse e il costo sarà notevolmente ridotto;
- l'indicatore di conduttività rimarrà lo stesso, solo la sua induttanza e capacità cambieranno.
Dai risultati ottenuti, ne consegue che la complessa resistenza di qualsiasi conduttore dipende non solo dal materiale di cui è composto, ma anche dalla frequenza della corrente fluente. Con valori elevati di questo indicatore, quasi tutte le cariche inizieranno a muoversi lungo la superficie (confine esterno) del filo, cioè avranno un contatto diretto con l'ambiente esterno.
Applicazione dell'effetto pelle
La dipendenza della potenza della corrente nel filo dalla frequenza del segnale consente di trasmettere messaggi elettrici di diversa frequenza attraverso un cavo. In questo caso, i segnali ad alta frequenza vengono spostati verso il raggio esterno e i segnali a bassa frequenza fluiscono più vicino al centro.
I sistemi di comunicazione ad alta frequenza sono organizzati e funzionano secondo il principio indicato. In essi, una corrente con una frequenza di 50 Hertz scorre simultaneamente attraverso i cavi di alimentazione e la comunicazione telefonica tra le due parti (assistenti e spedizionieri, in particolare) viene realizzata attraverso di loro. A causa della presenza dell'effetto pelle, i fili monolitici di grande sezione trasversale vengono utilizzati raramente (il più delle volte sono realizzati a trefoli).