元器件应用中的集肤效应
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2020-11-16
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元器件应用中的集肤效应元器件应用中的集肤效应
集肤效应已经广为人知，早在1915年就已推导出了表层厚度与频率之间的关系式。从图1就可以看出，感应的涡
流是如何使电流只流经导体外表面极薄的一部分的。 圆导线沿着直径的切面如图1所示，主电流的流向为
oA，如果没有集肤效应，电流将分布均匀地流过导线。但现实是所有沿着OA轴的电流都已被垂直于OA轴的磁
力线包围。假定有电流流经OA轴，则根据右手定则，此电流产生的磁通方向如图中箭头所示，从1→2→3再返
回到1。 图1 导线集肤效应示意图 用X和Y代表导线内两个水平涡流环路，这两个环路位于导线轴线的
直径面上，其长度与导线的长度相等，且相对于导线轴线对称分布。磁力线从X环路穿出（见图1
集肤效应已经广为人知，早在1915年就已推导出了表层厚度与频率之间的关系式。从图1就可以看出，感应的涡流是如何
使电流只流经导体外表面极薄的一部分的。
圆导线沿着直径的切面如图1所示，主电流的流向为oA，如果没有集肤效应，电流将分布均匀地流过导线。但现实是所有
沿着OA轴的电流都已被垂直于OA轴的磁力线包围。假定有电流流经OA轴，则根据右手定则，此电流产生的磁通方向如图中
箭头所示，从1→2→3再返回到1。
图1 导线集肤效应示意图
用X和Y代表导线内两个水平涡流环路，这两个环路位于导线轴线的直径面上，其长度与导线的长度相等，且相对于导线
轴线对称分布。磁力线从X环路穿出（见图1中的圆黑点），环绕导线，从Y环路进人（见图1中的“＋”号）。
根据法拉第定律，当某区域存在一个变化的磁场时，将会在包围该区域的导线内产生一个感应电压。又根据楞次定律，该
电压的极性应能使沿该方向的涡流所产生的磁场与感应出这个涡流的磁场的方向相反。
因此，在环路X和环路Y中都将产生感应电压。环路中涡流的流向如图1所示，由右手定则可知，X环路的电流方向是顺时
针方向，即d→c→b→a→d。这一部分电流产生的磁场从环路的中心平面，与沿OA轴的主电流产生的磁场方向相反。Y环路的
情况与X环路相似，涡流方向为逆时针方向，即e→f→g→h→e，产生的磁场从中心穿出平面，与沿OA轴的主电流产生的磁场
方向相反。
请注意，沿dc和ef的涡流同沿OA轴的主电流的方向相反，且有抵消主电流的作用；而沿ab和gh（导线外表面）的涡流与
OA轴的主电流的方向相同，有增强主电流的作用。
总的来说，涡流和主电流之和在导线中心处被抵消，在导线外表面被增强。因此在高频时，导线流过电流的面积小于总面
积，交流电阻大于直流电阻，其值是由导线的集肤深度（也称渗透深度）决定的。
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