bélyegkép|A skin-hatás szemléltetése a vezető felületén bélyegkép|Veszteségek csökkentése sodrott huzallal A skin-hatás vagy más néven skin-effektus az áram és a vezető keresztmetszetének egyik jelensége.A képek saját kezűleg készültek, átláthatóbbá teszik a jelenség magyarázatát, de nem térnek el más - ezt a jelenséget magyarázó képtől.

Egyéb ezt a jelenséget magyarázó kép:https://www.google.sk/search?q=skin+hatás&client=opera&hs=Olk&dcr=0&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwieu_nj4InXAhVrJsAKHVRYA68Q_AUICigB&biw=1093&bih=526#imgrc=ez5SaonuaJLJKM: Egyenáram esetén az áram a vezető anyag keresztmetszetén egyenletesen oszlik el, az áramsűrűség a keresztmetszet bármely részén azonos. Váltóáramnál (főképp magas frekvencián) ez nem érvényes, a huzal ellenállása nagyobb, mint amikor egyenáram folyik rajta. A változást a vezetőt körülvevő és a frekvencia ütemében változó mágneses tér okozza, amely a vezetőben az örvényáramhoz hasonló áramot hoz létre.

A Lenz-törvény értelmében ez az áram nem örvényszerű, hanem a mágneses teret létrehozó árammal ellentétes irányú. A két áram egymást taszítja, a járulékos mágneses tér a vezető áramát a felületre szorítja. A jelenséget skin-hatásnak vagy skin-effektusnak nevezzük.

A hasznos keresztmetszet és eredő ellenállás számítása

Bemenő paraméterek:

d - a vezető átmérője l - a vezető hossza f - a vezetőben folyó váltóáram frekvenciája ρ - a vezető fajlagos ellenállása μr - a vezető mágneses permeabilitása μ0 - a vákuum mágneses permeabilitása

Számított paraméterek:

r - a vezető sugara A - a vezető keresztmetszete R - a vezető ellenállása fδ=r - a maximális frekvencia, ami az adott átmérőjű vezető teljes keresztmetszetén átfolyhat δ - a behatolási mélység r' - a vezető azon részének sugara, amelyben nem folyik áram d' - a vezető azon részének átmérője, melyben nem folyik áram A' - a vezető hasznos keresztmetszete R' - a vezető ellenállása a vezetőben folyó váltóáram frekvenciáján

A skinhatás számítása c programmal #include <stdio.h> #include <math.h>

// compile: gcc -o skin.c -lm -o skin

float rho, mu_r;

float mu_0=4*M_PI*0.000001;

void get_rm(){ int n; printf("A vezeték adatai:\n"); printf("1:réz\n2:alumínium\n3:vas\n4:ezüst\n5:arany\n"); printf("254:Megadás kézzel\nVálasz:"); scanf("%d",&n); switch(n){ case 1: rho=0.000000017;mu_r=0.99999;break; case 2: rho=0.000000028;mu_r=1.0000043;break; case 3: rho=0.0000001;mu_r=2000;break; case 4: rho=0.000000016;mu_r=0.999975;break; case 5: rho=0.000000023;mu_r=0.99997;break; default: printf("A vezeték fajlagos ellenállása (Ωm):");scanf("%f",&rho); printf("A vezeték mágneses permeabilitása (Vs/Am):");scanf("%f",&mu_r); break;

void main(){ float f,d,l; printf("Frekvencia (Hz):");scanf("%f",&f); float omega=2*M_PI*f; printf("Vezeték átmérője (mm):");scanf("%f",&d); d=d/1000; float r=d/2; float A=r*r*M_PI; printf("Vezeték hossza (m):");scanf("%f",&l); get_rm(); float mu=mu_0*mu_r; float fh=(8*rho)/(2*M_PI*d*d*mu); printf("Határfrekvencia, amikor az áram még a vezető teljes átmérőjén átjut: %f Hz\n",fh); float delta=sqrt((2*rho)/(omega*mu)); printf("Behatolási mélység: %f mm\n",delta*1000); float rr=r-delta; float Ah; if(f>fh){Ah=A-rr*rr*M_PI;}else{Ah=A;} printf("Hatásos keresztmetszet: %f mm^2\n",Ah*1000*1000); float R=l*(rho/Ah); printf("A vezetékszakasz ellenállása: %f Ω\n",R); }

Jegyzetek

Irodalom

Nahin, Paul J. Oliver Heaviside: Sage in Solitude. New York: IEEE Press, 1988. .

Kategória:Elektromosság Kategória:Kábelek Kategória:Antennatechnika Kategória:Amatőr rádiózás Kategória:Elektronika Kategória:Villamosságtan