Pinna efekt ja lähedusefekt
Juhi takistus alalisvoolule määratakse üldtuntud valemiga ro =ρl / S.
Seda takistust saab määrata ka konstantse voolu IО ja võimsuse PO suuruse teadmisega:
ro = PO / AzO2
Selgub, et vahelduvvooluahelas on sama juhi takistus r suurem takistuse konstantvoolust: r> rО
Seda takistust r erinevalt alalisvoolutakistusest rO ja nimetatakse aktiivseks takistuseks. Traadi takistuse suurenemine on seletatav asjaoluga, et vahelduvvoolu korral ei ole voolutihedus traadi ristlõike erinevates punktides sama. Mul on juhipinnad, voolutihedus on suurem kui alalisvoolu korral ja keskpunkt on väiksem.
Kõrgsagedusel ilmnevad ebakorrapärasused nii järsult, et voolutihedus juhi ristlõike olulisel kesksel puhtusastmel on praktiliselt null., vool läbib ainult pinnakihis, mistõttu seda nähtust nimetatakse pinnaefektiks.
Seega viib pinnaefekt selle juhi ristlõike vähenemiseni, mille kaudu vool läbib (aktiivne ristlõige) ja seega selle takistuse suurenemiseni võrreldes alalisvoolu takistusega.
Pinnaefekti põhjuse selgitamiseks kujutage ette silindrilist juhti (joonis 1), mis koosneb suurest hulgast sama ristlõikega elementaarjuhtidest, mis asuvad üksteise vahetus läheduses ja paiknevad kontsentriliste kihtidena.
Nende juhtmete takistused alalisvoolule, mis leitakse valemiga ρl / S, on samad.
Riis. 1. Silindrilise juhi magnetväli.
Vahelduv elektrivool loob iga juhtme ümber vahelduva magnetvälja (joonis 1). Ilmselgelt on teljele lähemal asuvat elementaarjuhti ümbritsetud suure magnetvoo pinnajuhiga, mistõttu esimesel on induktiivsus ja induktiivreaktants suurem kui teisel.
Sama pinge korral piki telge ja pinnal asuvate elementaarjuhtmete pikkusega l otstes on voolutihedus esimeses väiksem kui teises.
Voolutiheduse erinevus v piki juhi telge ja piki perifeeriat suureneb juhi läbimõõdu d, materjali juhtivuse γ, materjali magnetilise läbilaskvuse μ ja vahelduvvoolu sageduse suurenemisega.
Juhi r aktiivtakistuse suhe selle takistusesse at. alalisvoolu rО nimetatakse nahaefekti koefitsiendiks ja seda tähistatakse tähega ξ (xi), seetõttu saab koefitsiendi ξ määrata joonisel fig. 2, mis näitab ξ sõltuvust korrutisest d ja √γμμое.
Riis. 2. Tabel nahaefekti koefitsiendi määramiseks.
Selle korrutise arvutamisel tuleb d väljendada sentimeetrites, γ — ühikutes 1 / ohm-cm, μo — v gn/cm ja f = Hz.
Näide. Vajalik on määrata nahaefekti koefitsient I olen vaskjuht läbimõõduga d= 11,3 mm (S = 100 mm2) sagedusel f = 150 Hz.
Tubli töö.
Vastavalt joonisel fig. 2 leiame ξ = 1,03
Ebavõrdne voolutihedus juhis tekib ka naaberjuhtide voolude mõju tõttu. Seda nähtust nimetatakse lähedusefektiks.
Arvestades samasuunaliste voolude magnetvälja kahes paralleelses juhtmes, on lihtne näidata, et need erinevatesse juhtidesse kuuluvad elementaarjuhid, mis asuvad üksteisest kõige kaugemal, on ühendatud väikseima magnetvooga, mistõttu on nendes ka voolutihedus. on kõrgeim. Kui paralleelsetes juhtmetes on voolud erineva suunaga, siis võib näidata, et nendes erinevatesse juhtmetesse kuuluvates üksteisele kõige lähemal asuvates elementaarjuhtmetes täheldatakse suurt voolutihedust.