趋肤效应简介

    当频率低于w=r/l时，电阻超过感抗，电缆表现为一个rc传输线。当频率高于w=r/l时，电缆是一个低损耗传输线。

    当频率高于0.1mhz时，串联电阻开始增大。这导致更多的衰减，但相位保持线性。这种电阻的增加称为趋肤效应（skin effect）。

    传播因数的实部和虚部（（r+jwl）（jwc））1/2在图4.11中绘出，损耗单位为标培，相位单位为rad（弧度）。1奈培等于8.69db的损耗。图中显示了rc区域、固定衰减区域和趋肤效应区域。如图所示，相对于rc区域和趋肤效应区域，低损耗区域非常窄。

    是什么导致了趋肤效应，它与导体外表层有什么关系呢？

    1、趋肤效应的机理

    在低频时，电流在导体内部的分布密度是均匀的。从导线的截面图看，中心和边缘区域电流的流量是相同的。

    在高频时，导线表面的电流密度变大，而中心区域几乎没有电流流过。电流分布的变化如图4.12所示，低频时电流均匀地填满整个导线，高频时电流只从接近导线表面的地方流过。

    为了形象地证明高频条件下电流的分布，首先假设导线纵向切成多层同心的长管，就像树桩上的年轮。

    自然对称的形状可以阻止电流在环间流动，所以必须无误差地切割，所有电流绝对平行于导线的中心轴。

    现在导线被切成许多环，我们可以分别考虑每个环的电感。靠近中心的环，像长而薄的管道，比外部的环有更大的电感。我们知道，在高频条件下，电流将从电感更低的通路流过。因此，高频条件下可以预计从外环通路流过的电流比内环更多。实际上正是如此。在高频条件下，绝大多数的电流聚集在靠近导体的外表面。

    趋肤效应的作用力甚至比仅仅基于各个环管电感的预测作用更显著，实际上，环管间的互感也迫使电流紧贴着导线的外表面流过。

    电流渗透的平均深度，称为趋肤深度。在高频条件下，趋肤深度是相当薄的。随着向内部的接近，在趋肤效应作用下，导体内部电流密度按指数规律下降，平均电流深度是频率w、导体的磁介系数u、电阻系数p的函数：

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