Скін-ефект

Скін-ефе́кт[1] (від англ. skin — шкіра) — явище проникнення електромагнітного поля в провідник на певну глибину, яка називається скін-шар. Водночас, скін-ефект призводить до протікання струму в провіднику в основному в області скін-шару, і, як наслідок, збільшення опору провідника. Тобто скін-ефект — це проходження змінного електричного струму високої частоти не через увесь переріз провідника, а переважно лише в поверхневому шарі.

Інша назва — поверхневий ефект.

Глибина скін-шару визначається формулою[2]

${\displaystyle \delta ={\frac {c}{\sqrt {8\pi \mu \sigma \nu }}}}$

де ${\displaystyle \delta }$ — глибина скін-шару, с — швидкість світла, ${\displaystyle \mu }$ — магнітна проникність речовини провідника, ${\displaystyle \sigma }$ — електропровідність, ${\displaystyle \nu }$ — лінійна частота.

Густина струму в провіднику спадає від поверхні експоненційно:

${\displaystyle j=j_{0}e^{-x/\delta }\,}$

де j — густина струму, а x — віддаль від поверхні.

За аналогічним законом спадають також напруженість електричного і магнітного полів електромагнітної хвилі.

Глибина скін-шару зменшується зі збільшенням частоти. Якщо при частоті 50 Гц глибина скін-шару в міді становить 0,7 см, то на частоті 0,5 МГц — 0,007 см.

Скін-ефект призводить до збільшення опору провідника високочастотному струму. Це збільшення стає помітним тоді, коли радіус провідника має однаковий порядок величини з глибиною скін-шару. При частоті 1 МГц опір мідного провідника з діаметром 2 мм збільшується майже в 7 разів, а отже збільшуються втрати на нагрівання провідника.