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電流的集膚效應(yīng)概念分析

當(dāng)交變電流通過導(dǎo)體時,電流將集中在導(dǎo)體表面流通,這種現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。為了有效地利用導(dǎo)體材料和使之散熱,大電流母線常做成槽形或菱形,另外,在高壓輸配電線路中,利用鋼芯絞線代替鋁絞線,這樣既節(jié)省了鋁導(dǎo)體,又增加了導(dǎo)線的機械強度。

集膚效應(yīng)是在訊號線里最基本的失真作用過程之一,也有可能是最容意被忽略誤解的。與一般訊號線的夸大宣傳所言,集膚效應(yīng)并不會改變所有的高瀕訊號,并且不會造成任何相關(guān)動能的損失,正好相反。集膚效應(yīng)確實會因傳導(dǎo)體的不同成分,在傳遞高瀕訊號時,會有不連貫的現(xiàn)象。同樣地,在陳舊的線束傳導(dǎo)體上,集膚效應(yīng)助長訊號電流在多條線束上的交互跳動,而對于聲音造成刺耳的記號。

電流的集膚效應(yīng)

電子在導(dǎo)體內(nèi)總是沿著阻力最小的路線流動。在導(dǎo)體表面及近表層的結(jié)構(gòu)元與導(dǎo)體表面基本平行,電子在其間換位流動阻力較小。而在導(dǎo)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)元呈上下、左右、前后空間排列,電子在其間定向流動要受到五個方向的阻力,(而在表面只有三個方向的阻力)可見電子在導(dǎo)體表層附近運行的阻力要比在內(nèi)部小得多,這樣就導(dǎo)致了電流的集膚效應(yīng)。

其二,當(dāng)電子在導(dǎo)線內(nèi)移動時,在其運動的垂直方向伴生著磁場,(右手定則)其它電子在磁場的作用下向逐步向周邊發(fā)散移動,于是移向了導(dǎo)線的表層附近,形成了電流的集膚效應(yīng)。

其三,當(dāng)然還有溫度的影響:在導(dǎo)體內(nèi)部,電阻產(chǎn)生的熱不易散發(fā),溫度較高,價和電子運轉(zhuǎn)的速率高,線路不是很扁平,這樣就導(dǎo)致了電子通路相對窄小,電阻就高。在導(dǎo)體的表面,散熱快、溫度低,價和電子運轉(zhuǎn)的速率低,線路扁平,這樣就導(dǎo)致了電子通路相對寬大,而故導(dǎo)體表面電阻小,外來電子運行較快,這也是電流集膚的原因之一。尖端放電當(dāng)導(dǎo)體的某部分做得很細(xì)很尖時,尖端部分的表面積相對較大,換位移動到此的電子密度相對較大,在尖端部分甚至有些擁擠,有部分電子在擁擠中從尖端溢出,于是就導(dǎo)致了尖端放電現(xiàn)象。