導体の中心で表皮効果が発生するのはなぜですか?


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スキンエフェクトに関する記事を読んでいました。私は表皮効果が何であるかを知っていますが、何がそれを引き起こすのか知りたいと思いました。

なぜ中心で逆起電力が最も強いのですか?導体の断面積で均一に分布しないのはなぜですか?そのため、主電流は抵抗されますが、中心と表面の両方を通過します。

これが私が読んでいた記事です:https : //en.wikipedia.org/wiki/Skin_effect

ここに画像の説明を入力してください


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おそらくそれを証明するにはある程度の計算が必要ですが、ほとんどの磁力線(ケーブルを構成するすべての想像上の無限に薄い導体からのもの)は、導体の中心で最大にそれらの磁場と重なります。少しグーグルでシミュレーションを見つけました:fermi.la.asu.edu/w9cf/skin/skin.html(そしてその後の数学の証明)。
Fizz、2015年

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あなたはおそらくこの背後にある物理学を探しているので、おそらく物理学。とにかく、すべての磁力線(画像のIW)について等距離で描き、上から全体を見ます...
PlasmaHH

回答:


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ループに沿って積分された磁気強度Hは、囲まれた電流と等しくなります。したがって、より長いループ(図の青い線)の場合、特定の電流は小さな強度を生成します。最大の強度(最大のEMFを作成)は、最小のループ(つまり、中央)で発生します。


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固体導体は大きなnoで構成されていると考えることができます。それぞれが電流の小さな部分を運ぶストランドの。インダクタンスはその位置によって異なります。したがって、中心近くのストランドは、表面近くの磁束よりも大きな磁束、したがって大きなインダクタンスに囲まれています。内部ストランドの高いリアクタンスにより、交流電流が導体の表面近くを流れます。


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次の2つの仮定でこれを説明してみましょう-

  1. 電流が中実の円筒導体ではなく、中空の同心円筒を流れているとします。
  2. 最初に、電流はすべての同心円筒に均一に流れ始めました。

そのため、最小半径の中空円筒は、最も強い磁場(最小サイズの断面円)を持ち、逆も同様です。これは、各中空円筒を通過する電流の量が同じであるためです。


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すべての微積分を脇に置いて、画像は自明です。電流が向かっている方向を見ると、磁場の変化によって引き起こされる渦電流(したがって逆起電力)は、磁気ループの外側で(同じ方向に向かって)建設的に干渉し、磁気ループの内側で(逆方向)。(Priyaの回答に記載されているように)ワイヤーの各断面に互いに集中しているこれらの磁気ループの無限の量を考えてみてください。導体のコアにより多くの逆電流が適用されることが明らかになります。


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Claudio Avi Chami 2017年

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答えてくれてありがとう、本当に助かります。私は常に数学を脇に置き、物理現象を理解することを好みます。
マイケルジョージ
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