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[拼音]:qufu xiaoying

[英文]:skin effect

导体中有交流电通过或者处于交变电磁场中时,由于电磁感应,使电流或磁通在导体中分布得不均匀,愈近表面处其电流密度或磁通密度愈大,这种现象被称为趋肤效应或集肤效应。

对一个导体来说趋肤效应是否显著,取决于导体横截面的尺寸与电磁波在该导体中透入深度

的比值(见媒质中的平面电磁波)。透入深度 d称作趋肤厚度,也就是电流密度或磁通密度降到表面值的1/e处的深度。频率越高、导体的电导率和磁导率越大,趋肤厚度就越小,这时只要导体截面稍大,趋肤效应就会相当显著。

由于趋肤效应改变了导体内部电流和磁通的分布,导体单位长度上的电阻R奿和内电感L

都将不同于用电阻定律和恒定磁场计算方法求得的值。R奿比直流电阻Ro大;而L

则比恒定磁通时的电感Lio小。

趋肤效应的计算牵涉到导体中电磁场方程的求解,下面列出几种简单情况的解答或近似计算式。

(1)当圆形导体半径a比透入深度d大得多时,导体单位长度的复数阻抗为:

其电阻为直流电阻Ro的

倍。

(2)当圆形导体半径a与透入深度d在相同数量级的情况下,导体单位长度的复数阻抗为

式中Jo及J1为零价和一价第一类贝塞尔函式。

(3)宽度为b、厚度τ

b的矩形截面导电薄片,其单位长度的阻抗为

趋肤效应使导体电阻及损耗增大,使其内部基本不起导电作用。因此,载有高频电流的导体常做成管状,或在陶瓷基片上镀以薄金属膜。载有较大工频交流以致截面较大的导体则常做成扁矩形截面以减少趋肤效应的影响。趋肤效应可以用于金属表面的硬化处理以及胶合板的烘干。

载有交流电的导体,其磁场还会影响到与它相距较近的其他载流导体,使电流及磁通分布不均匀,使导体电阻加大,称为邻近效应。不过邻近效应比趋肤效应影响小得多,只在特殊情况下才需考虑。

参考书目

冯慈璋主编:《电磁场》,人民教育出版社,北京,1979。

简柏敦编:《导电与导磁物质中的电磁场》,高等教育出版社,北京,1982。

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