Warum tritt ein Hauteffekt in der Mitte eines Leiters auf?

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Ich habe einen Artikel über Skin Effect gelesen . Ich weiß, was Hauteffekt ist, aber ich wollte wissen, was ihn verursacht.

Warum ist der hintere EMF in der Mitte am stärksten? Warum ist es im Querschnitt des Leiters nicht gleichmäßig verteilt? so dass der Hauptstrom widerstanden wird, aber sowohl durch die Mitte als auch durch die Oberfläche fließt.

Hier ist der Artikel, den ich gelesen habe: https://en.wikipedia.org/wiki/Skin_effect

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

ac transmission-line skin-effect conductors self-induction Michael George
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Es braucht wahrscheinlich etwas Kalkül, um dies zu beweisen, aber ich denke, die meisten Magnetfeldlinien (von allen imaginären unendlich dünnen Leitern, aus denen das Kabel besteht) überlappen ihre Felder maximal in der Mitte des Leiters. Ein bisschen googeln fand eine Simulation: fermi.la.asu.edu/w9cf/skin/skin.html (sowie einen mathematischen Beweis danach).
Fizz
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Da Sie wahrscheinlich nach der Physik dahinter suchen, weiß ich nicht, ob es sich vielleicht um Physik handelt. SE Sie erhalten möglicherweise bessere Antworten. Wie auch immer, für alle Feldlinien (IW im Bild) zeichnen Sie sie in gleichem Abstand und betrachten Sie dann das Ganze von oben ...
PlasmaHH

Antworten:

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Die entlang einer Schleife integrierte magnetische Intensität H ist gleich dem eingeschlossenen Strom. Für eine längere Schleife (die blauen Linien in Ihrer Abbildung) erzeugt ein bestimmter Strom eine geringere Intensität. Die maximale Intensität (die die maximale EMF erzeugt) tritt mit der kleinsten Schleife (dh in der Mitte) auf.

MikeP
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Es kann angenommen werden, dass ein fester Leiter aus einer großen Nr. Besteht. von Strängen, von denen jeder einen kleinen Teil des Stroms trägt. Die Induktivität variiert je nach Position. Somit sind die Stränge in der Nähe des Zentrums von einem größeren Magnetfluss und damit einer größeren Induktivität umgeben als der in der Nähe der Oberfläche. Die hohe Reaktanz der inneren Litzen bewirkt, dass der Wechselstrom nahe der Oberfläche des Leiters fließt.

Brd
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Lassen Sie mich versuchen, dies mit den folgenden 2 Annahmen zu erklären:

  1. Angenommen, Strom fließt durch konzentrische Hohlzylinder anstelle eines festen zylindrischen Leiters.
  2. Anfangs floss gleichmäßig Strom durch alle konzentrischen Zylinder.

Der Hohlzylinder mit dem geringsten Radius hat also das stärkste Magnetfeld (Kreis mit dem geringsten Querschnitt) und umgekehrt, da die durch jeden Hohlzylinder fließende Strommenge gleich sein sollte.

Priya Bansal
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Wenn man den ganzen Kalkül beiseite legt, ist das Bild selbsterklärend. Wenn Sie sich die Richtung ansehen, in die sich die Ströme bewegen, stören Wirbelströme, die durch die Änderung des Magnetfelds (und damit der Gegen-EMK) induziert werden, konstruktiv außerhalb der Magnetschleifen (in dieselbe Richtung) und destruktiv innerhalb der Magnetschleifen (in Richtung) umgekehrte Richtung). Denken Sie an die unendliche Menge dieser Magnetschleifen, die sich auf jedem Querschnitt des Drahtes umeinander konzentrieren (wie in Priyas Antwort angegeben), und es wird klarer, dass im Kern des Leiters mehr inverser Strom anliegt.

CK
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Claudio Avi Chami
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Vielen Dank für die Antwort, es ist wirklich hilfreich. Ich ziehe es immer vor, Mathematik beiseite zu legen und das physikalische Phänomen zu verstehen.
Michael George