כל חובב הנדסת חשמל היה צריך לפחות לשמוע על ביטוי חשמלי בלתי מובן הנקרא משטח או "אפקט עור". לאלה מהם שעדיין לא יודעים במה מדובר, ההסברים המוצגים במאמר יעזרו להם להכיר את התופעה הזו. בנוסף, כאן תוכלו לגלות כיצד הוא מיושם בפועל.
מהי אפקט עור?
ראשית, עליכם להבין מהי השפעת פני השטח, המוגדרת בספרות הטכנית כירידה במשרעת של תנודות e / m עם חדירתם למדיום מוליך. במקרה זה, המטענים הנעים בהשפעת שדה e / m מעומק המוליך נעקרים קרוב יותר לשכבה העליונה שלו. כתוצאה מכך, הזרם הופך להיות בלתי הומוגני במבנהו, המתבטא בירידה בצפיפות המטען בחלק המרכזי ביחס לפריפריה.
את העומק אליו חודרים המטענים ניתן לקבוע על ידי הביטוי הבא:
כלומר, ניתן לנסח את התלות שצוינה באופן הבא: עם עלייה בתדירות הזרם המתחלף, עומק חדירתו לגוף המוליך פוחת. עם עלייה כפולה בתדירות, אינדיקטור זה יקטן לשורש הריבועי של 2.
תכונות ההפצה הנוכחית
כדי לדמיין בבירור כיצד הזרם מופץ בסיבוב מוליך בחתך רוחב, מספיק ללמוד את התמונה למטה.
ניתן לראות ממנו בבירור שבעומק מסוים קרוב יותר למרכז החוט, אין או בכלל זרם, או שערכו כל כך קטן שהוא מוזנח.
מכאן נובעות מספר מסקנות מעניינות, כלומר:
- כאשר חותכים מגוף המוליך את החלק המרכזי שלו, שדרכו הזרם כמעט אינו זורם, התנאים לתנועת מטענים אינם משתנים;
- אם חוט הנחושת נעשה חלול (ללא ליבה), מאפייניו המוליכים חשמלית יישארו זהים והעלות תפחת משמעותית;
- מחוון המוליכות יישאר זהה, רק ההשראה והקיבול שלו ישתנו.
מהתוצאות שהתקבלו, עולה כי ההתנגדות המורכבת של כל מוליך תלויה לא רק בחומר ממנו הוא עשוי, אלא גם בתדירות הזרם הזורם. עם ערכים גדולים של אינדיקטור זה, כמעט כל המטענים יתחילו לנוע לאורך המשטח (הגבול החיצוני) של החוט, כלומר יהיה להם קשר ישיר עם הסביבה החיצונית.
החלת אפקט עור
התלות של כוח הזרם בחוט בתדירות האות מאפשרת להעביר הודעות חשמליות בתדרים שונים דרך כבל אחד. במקרה זה, אותות בתדר גבוה נעקרים לכיוון הרדיוס החיצוני, ואותות בתדר נמוך זורמים קרוב יותר למרכז.
מערכות תקשורת בתדר גבוה מסודרות ופועלות על פי העיקרון המצוין. בהם זרם בתדר של 50 הרץ בו זמנית זורם דרך חוטי האספקה ותקשורת טלפונית בין שני הצדדים (מלווים ומשלחים, בפרט) מתממשת באמצעותם. בשל נוכחותו של אפקט העור, נעשה שימוש נדיר בחוטים מונוליטיים בעלי חתך גדול (לרוב הם נעשים תקועים).