Tout amateur d'électrotechnique devait au moins une fois entendre parler d'une manifestation électrique incompréhensible appelée effet de surface ou «effet de peau». Pour ceux d'entre eux qui ne savent toujours pas ce que c'est, les explications présentées dans l'article les aideront à se familiariser avec ce phénomène. En outre, vous pouvez découvrir ici comment il est appliqué dans la pratique.
Qu'est-ce que l'effet peau?
Tout d'abord, vous devez comprendre ce qu'est l'effet de surface, qui est défini dans la littérature technique comme une diminution de l'amplitude des oscillations e / m lors de la pénétration dans un milieu conducteur. Dans ce cas, les charges en mouvement sous l'influence du champ e / m depuis la profondeur du conducteur sont déplacées au plus près de sa couche supérieure. En conséquence, le courant devient inhomogène dans sa structure, ce qui se manifeste par une diminution de la densité de charge dans la partie centrale par rapport à la périphérie.
La profondeur à laquelle les charges pénètrent peut être déterminée par l'expression suivante:
Autrement dit, la dépendance spécifiée peut être formulée comme suit: avec une augmentation de la fréquence du courant alternatif, la profondeur de sa pénétration dans le corps conducteur diminue. Avec une double augmentation de fréquence, cet indicateur diminuera à la racine carrée de 2.
Caractéristiques de la distribution actuelle
Pour imaginer clairement comment le courant est réparti dans un conducteur rond en section transversale, il suffit d'étudier la photo ci-dessous.
On voit bien qu'à une certaine profondeur plus proche du centre du fil, soit il n'y a pas de courant du tout, soit sa valeur est si petite qu'elle est négligée.
Un certain nombre de conclusions intéressantes en découlent, à savoir:
- lors de la découpe du corps du conducteur de sa partie centrale, à travers laquelle le courant ne circule pratiquement pas, les conditions de déplacement des charges ne changent pas;
- si le fil de cuivre est creux (sans âme), ses caractéristiques électriquement conductrices resteront les mêmes et le coût sera considérablement réduit;
- l'indicateur de conductivité restera le même, seules son inductance et sa capacité changeront.
Des résultats obtenus, il s'ensuit que la résistance complexe de tout conducteur dépend non seulement du matériau à partir duquel il est fabriqué, mais également de la fréquence du courant circulant. Avec de grandes valeurs de cet indicateur, presque toutes les charges commenceront à se déplacer le long de la surface (limite extérieure) du fil, c'est-à-dire qu'elles auront un contact direct avec l'environnement externe.
Appliquer un effet peau
La dépendance de la puissance du courant dans le fil à la fréquence du signal permet de transmettre des messages électriques de fréquence différente à travers un câble. Dans ce cas, les signaux haute fréquence sont déplacés vers le rayon extérieur et les signaux basse fréquence circulent plus près du centre.
Les systèmes de communication haute fréquence sont agencés et fonctionnent selon le principe indiqué. En eux, un courant d'une fréquence de 50 Hertz circule simultanément à travers les fils d'alimentation et une communication téléphonique entre les deux parties (préposés et répartiteurs, en particulier) est réalisée à travers eux. En raison de la présence de l'effet de peau, les fils monolithiques de grande section sont rarement utilisés (le plus souvent, ils sont toronnés).