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趨膚效應(yīng)簡介
來源： 日期：2013-12-18 14:01:10 人氣：標(biāo)簽：
當(dāng)頻率低于w=r/l時，電阻超過感抗，電纜表現(xiàn)為一個rc傳輸線。當(dāng)頻率高于w=r/l時，電纜是一個低損耗傳輸線。
當(dāng)頻率高于0.1mhz時，串聯(lián)電阻開始增大。這導(dǎo)致更多的衰減，但相位保持線性。這種電阻的增加稱為趨膚效應(yīng)（skin effect）。
傳播因數(shù)的實部和虛部（（r+jwl）（jwc））1/2在圖4.11中繪出，損耗單位為標(biāo)培，相位單位為rad（弧度）。1奈培等于8.69db的損耗。圖中顯示了rc區(qū)域、固定衰減區(qū)域和趨膚效應(yīng)區(qū)域。如圖所示，相對于rc區(qū)域和趨膚效應(yīng)區(qū)域，低損耗區(qū)域非常窄。
是什么導(dǎo)致了趨膚效應(yīng)，它與導(dǎo)體外表層有什么關(guān)系呢？
1、趨膚效應(yīng)的機理
在低頻時，電流在導(dǎo)體內(nèi)部的分布密度是均勻的。從導(dǎo)線的截面圖看，中心和邊緣區(qū)域電流的流量是相同的。
在高頻時，導(dǎo)線表面的電流密度變大，而中心區(qū)域幾乎沒有電流流過。電流分布的變化如圖4.12所示，低頻時電流均勻地填滿整個導(dǎo)線，高頻時電流只從接近導(dǎo)線表面的地方流過。
為了形象地證明高頻條件下電流的分布，首先假設(shè)導(dǎo)線縱向切成多層同心的長管，就像樹樁上的年輪。
自然對稱的形狀可以阻止電流在環(huán)間流動，所以必須無誤差地切割，所有電流絕對平行于導(dǎo)線的中心軸。
現(xiàn)在導(dǎo)線被切成許多環(huán)，我們可以分別考慮每個環(huán)的電感�？拷行牡沫h(huán)，像長而薄的管道，比外部的環(huán)有更大的電感。我們知道，在高頻條件下，電流將從電感更低的通路流過。因此，高頻條件下可以預(yù)計從外環(huán)通路流過的電流比內(nèi)環(huán)更多。實際上正是如此。在高頻條件下，絕大多數(shù)的電流聚集在靠近導(dǎo)體的外表面。
趨膚效應(yīng)的作用力甚至比僅僅基于各個環(huán)管電感的預(yù)測作用更顯著，實際上，環(huán)管間的互感也迫使電流緊貼著導(dǎo)線的外表面流過。
電流滲透的平均深度，稱為趨膚深度。在高頻條件下，趨膚深度是相當(dāng)薄的。隨著向內(nèi)部的接近，在趨膚效應(yīng)作用下，導(dǎo)體內(nèi)部電流密度按指數(shù)規(guī)律下降，平均電流深度是頻率w、導(dǎo)體的磁介系數(shù)u、電阻系數(shù)p的函數(shù)：
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