| Форум РадиоКот https://radiokot.ru/forum/ |
|
| Скин-эффект в проводниках не 1-го рода https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=21&t=40740 |
Страница 1 из 1 |
| Автор: | kaetzchen [ Вт янв 11, 2011 20:13:48 ] |
| Заголовок сообщения: | Скин-эффект в проводниках не 1-го рода |
Скин-эффект довольно понятный и обьяснимый феномен в проводах. А в электролитах например? я нигде не нашел соотв. инфы. единственное- часто упоминается что от тесел TC человека щупающего стример не бьет током т.к ток вч скин-эффект...бла-бла. |
|
| Автор: | kaetzchen [ Вт янв 11, 2011 20:30:07 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Скин-эффект в проводниках не 1-го рода |
но вопрос собсно тесел не касается там есть другое обьяснение-вч ток не успевает раздражать нервы и человек просто нагревается  . а вот пустить вч ток через аквариум с рыбками- че будет?
|
|
| Автор: | kaetzchen [ Ср янв 12, 2011 20:56:10 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Скин-эффект в проводниках не 1-го рода |
ауууу...ну давайте рассмотрим ЛДСку-она ионный проводник. тут еще миграция ионов как то в смысле. |
|
| Автор: | FOX_CRAFT [ Ср янв 12, 2011 21:27:04 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Скин-эффект в проводниках не 1-го рода |
Большая советская энциклопедия Скин-эффект Скин-эффект (от англ. skin — кожа, оболочка), поверхностный эффект, затухание электромагнитных волн по мере их проникновения в глубь проводящей среды, в результате которого, например, переменный ток по сечению проводника или переменный магнитный поток по сечению магнитопровода распределяются не равномерно, а преимущественно в поверхностном слое. С.-э. обусловлен тем, что при распространении электромагнитной волны в проводящей среде возникают вихревые токи, в результате чего часть электромагнитной энергии преобразуется в теплоту. Это и приводит к уменьшению напряжённостей электрического и магнитного полей и плотности тока, т. е. к затуханию волны. Чем выше частота n электромагнитного поля и больше магнитная проницаемость m проводника, тем сильнее (в соответствии с Максвелла уравнениями) вихревое электрическое поле, создаваемое переменным магнитным полем, а чем больше проводимость а проводника, тем больше плотность тока и рассеиваемая в единице объёма мощность (в соответствии с законами Ома и Джоуля — Ленца). Т. о., чем больше n, m и s, тем сильнее затухание, т. е. резче проявляется С.-э. В случае плоской синусоидальной волны, распространяющейся вдоль оси х в хорошо проводящей, однородной, линейной среде (токами смещения по сравнению с токами проводимости можно пренебречь), амплитуды напряжённостей электрического и магнитного полей затухают по экспоненциальному закону: , где — коэффициент затухания, m0 —магнитная постоянная. На глубине х = d = 1/a амплитуда волны уменьшается в е раз. Это расстояние называется глубиной проникновения или толщиной скин-слоя. Например, при частоте 50 гц в меди (s = 580 ксим/см; m = 1) s = 9,4 мм, в стали (a = 100 ксим/см, (m = 1000) d = 0,74 мм. При увеличении частоты до 0,5 Мгц d уменьшится в 100 раз. В идеальный проводник (с бесконечно большой проводимостью) электромагнитная волна вовсе не проникает, она полностью от него отражается. Чем меньше расстояние, которое проходит волна, по сравнению с d, тем слабее проявляется С.-э. Для проводников при сильно выраженном С.-э., когда радиус кривизны сечения провода значительно больше d и поле в проводнике представляет собой плоскую волну, вводят понятие поверхностного сопротивления проводника Zs (поверхностного импеданса). Его определяют как отношение комплексной амплитуды падения напряжения на единицу длины проводника к комплексной амплитуде тока, протекающего через поперечное сечение скин-слоя единичной длины. Комплексное сопротивление на единицу длины проводника: где R0 — активное сопротивление проводника, определяющее мощность потерь в нём, X0 — индуктивное сопротивление, учитывающее индуктивность проводника, обусловленную магнитным потоком внутри проводника, lc — периметр поперечного сечения скин-слоя, w = 2pn; при этом R0 = X0. При сильно выраженном С.-э. поверхностное сопротивление совпадает с волновым сопротивлением проводника и, следовательно, равно отношению напряжённости электрического поля к напряжённости магнитного поля на поверхности проводника. В тех случаях, когда длина свободного пробега l носителей тока становится больше толщины d скин-слоя (например, в очень чистых металлах при низких температурах), при сравнительно высоких частотах С.-э. приобретает ряд особенностей, благодаря которым он получил название аномального. Поскольку поле на длине свободного пробега электрона неоднородно, ток в данной точке зависит от значения электрического поля не только в этой точке, но и в её окрестности, имеющей размеры порядка l Поэтому при решении уравнений Максвелла вместо закона Ома приходится использовать для вычисления тока кинетическое уравнение Больцмана. Электроны при аномальном С.-э. становятся неравноценными с точки зрения их вклада в электрический ток; при l >> d основной вклад вносят те из них, которые движутся в скин-слое параллельно поверхности металла или под очень небольшими углами к ней и проводят, т. о., больше времени в области сильного поля (эффективные электроны). Затухание электромагнитной волны в поверхностном слое по-прежнему имеет место, но количественные характеристики у аномального С.-э. несколько иные. Поле в скин-слое затухает не экспоненциально (R0/X0= ). В инфракрасной области частот электрон за период изменения поля может не успеть пройти расстояние l. При этом поле на пути электрона за период можно считать однородным. Это приводит опять к закону Ома, и С.-э. снова становится нормальным. Т. о., на низких и очень высоких частотах С.-э. всегда нормальный. В радиодиапазоне в зависимости от соотношений между / и d могут иметь место нормальный и аномальный С.-э. Всё сказанное справедливо, пока частота со меньше плазменной: w < w0 "(4pne2/m)1/2 (n — концентрация свободных электронов, е — заряд, m — масса электрона) (относительно более высоких частот см. ст. Металлооптика). С.-э. часто нежелателен. В проводах переменный ток при сильном С.-э. протекает главным образом по поверхностному слою; при этом сечение провода не используется полностью, сопротивление провода и потери мощности в нём при данном токе возрастают. В ферромагнитных пластинах или лентах магнитопроводов трансформаторов, электрических машин и других устройств переменный магнитный поток при сильном С.-э. проходит главным образом по их поверхностному слою; вследствие этого ухудшается использование сечения магнитопровода, возрастают намагничивающий ток и потери в стали. "Вредное" влияние С.-э. ослабляют уменьшением толщины пластин или ленты, а при достаточно высоких частотах — применением магнитопроводов из магнитодиэлектриков. С др. стороны, С.-э. находит применение в практике. На С.-э. основано действие электромагнитных экранов. Так для защиты внешнего пространства от помех, создаваемых полем силового трансформатора, работающего на частоте 50 гц, применяют экран из сравнительно толстой ферромагнитной стали; для экранирования катушки индуктивности, работающей на высоких частотах, экраны делают из тонкого слоя Al. На С.-э. основана высокочастотная поверхностная закалка стальных изделий (см. Индукционная нагревательная установка). Лит.: Нетушил А. В., Поливанов К. М., Основы электротехники, т. 3, М., 1956; Поливанов К. М., Теоретические основы электротехники, ч. 3 — Теория электромагнитного поля, М., 1975; Нейман Л. Р., Поверхностный эффект в ферромагнитных телах, Л. — М., 1949. См. также лит. при ст. Металлы. |
|
| Автор: | kaetzchen [ Ср янв 12, 2011 21:34:12 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Скин-эффект в проводниках не 1-го рода |
в лит-ре скин-эффект всегда рассматривался применительно к проводникам 1-го рода и ни слова об ионной проводимости. |
|
| Автор: | Murlock [ Чт янв 13, 2011 14:54:27 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Скин-эффект в проводниках не 1-го рода |
В металлах - кристаллическая решетка - штука каг-бэ фиксированная. в жидкостях и газах всё перемешивается за счет конвекции/диффузии. сейчас ответ найдёте сами. |
|
| Автор: | kaetzchen [ Чт янв 13, 2011 22:59:45 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Скин-эффект в проводниках не 1-го рода |
Цитата: В металлах - кристаллическая решетка - штука каг-бэ фиксированная. в жидкостях и газах всё перемешивается за счет конвекции/диффузии. сейчас ответ найдёте сами. я простых ответов по этой теме не нашел. все что можно найти по этой теме в инете касается физики плазмы и так наз. аномального скин-эффекта но не все проводники 2-го рода явл. плазмой и тут все очень сложно понять. а вы намекаете что вч-ток и его взаимодействие с ионной средой компенируются в виде потерь магнитодинамическим эффектом так что-ли? |
|
| Страница 1 из 1 | Часовой пояс: UTC + 3 часа |
| Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group http://www.phpbb.com/ |
|
