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趋肤效应

作者:时间:2010-06-23来源:网络收藏

对于每个电气参数,必须考虑其数值有效时的频率范围。传输线的串联电阻也不例外。与其他参数一样,它也是频率的函数。图4.10画出了RG-58/U和等效串联电阻与频率的函数曲线。图中采用对数坐标轴。图4.10以相同的坐标轴绘出了感抗WL的曲线。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/187910.htm

当频率低于W=R/L时,电阻超过感抗,电缆表现为一个RC传输线。当频率高于W=R/L时,电缆是一个低损耗传输线。

当频率高于0.1MHZ时,串联电阻开始增大。这导致更多的衰减,但相位保持线性。这种电阻的增加称为(SKIN EFFECT)。

传播因数的实部和虚部((R+JWL)(JWC))1/2在图4.11中绘出,损耗单位为标培,相位单位为RAD(弧度)。1奈培等于8.69DB的损耗。图中显示了RC区域、固定衰减区域和区域。如图所示,相对于RC区域和区域,低损耗区域非常窄。

是什么导致了趋肤效应,它与导体外表层有什么关系呢?

1、趋肤效应的机理

在低频时,电流在导体内部的分布密度是均匀的。从导线的截面图看,中心和边缘区域电流的流量是相同的。

在高频时,导线表面的电流密度变大,而中心区域几乎没有电流流过。电流分布的变化如图4.12所示,低频时电流均匀地填满整个导线,高频时电流只从接近导线表面的地方流过。

为了形象地证明高频条件下电流的分布,首先假设导线纵向切成多层同心的长管,就像树桩上的年轮。

自然对称的形状可以阻止电流在环间流动,所以必须无误差地切割,所有电流绝对平行于导线的中心轴。

现在导线被切成许多环,我们可以分别考虑每个环的电感。靠近中心的环,像长而薄的管道,比外部的环有更大的电感。我们知道,在高频条件下,电流将从电感更低的通路流过。因此,高频条件下可以预计从外环通路流过的电流比内环更多。实际上正是如此。在高频条件下,绝大多数的电流聚集在靠近导体的外表面。

趋肤效应的作用力甚至比仅仅基于各个环管电感的预测作用更显著,实际上,环管间的互感也迫使电流紧贴着导线的外表面流过。

电流渗透的平均深度,称为趋肤深度。在高频条件下,趋肤深度是相当薄的。随着向内部的接近,在趋肤效应作用下,导体内部电流密度按指数规律下降,平均电流深度是频率W、导体的磁介系数U、电阻系数P的函数:


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关键词: 趋肤效应

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