第6节 What Is the Skin Effect? (修订中)
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# 1. 电气工程中铜的表皮深度
如前所述,趋肤效应是指交流电倾向于避免穿过固体[导体](https://www.allaboutcircuits.com/video- (opens new window)
这有效地限制了可用于承载交变电子流的导体横截面积,从而将该导体的电阻 (opens new window)增加至高于直流电的正常电阻值:

趋肤效应:趋肤深度随着频率的增加而减小。
导体在使用中的所有横截面积的电阻称为“直流电阻”。同一导体的“交流电阻”是指由于趋肤效应而产生的较高数值。
如您所见,在高频下,交流电流避免了穿过导体的大部分横截面积。为了传导电流,电线也可能是空心的!
# 2. 射频应用中的空心导体
在某些无线电应用(最显著的天线)中,这种效应被利用了。既然射频 (“RF”) 交流电流无论如何都不会通过导体的中间,为什么不直接使用空心金属棒代替实心金属线 (opens new window)来节省重量和成本呢?(见下图。)
由于这个原因,大多数天线结构和射频功率导体都是由空心金属管制成的。
在下图中,您可以看到 50 kW 无线电发射电路中使用的一些大型电感器。电感器是涂有银的空心铜管,在管的“皮肤”处具有出色的导电性:

由空心管制成的大功率电感器。
# 3. 线规如何影响频率和有效电阻
频率对实心导线有效电阻的影响程度受该导线规格的 (opens new window)影响。通常,在任何给定频率下,大规格电线比小规格电线表现出更明显的趋肤效应(直流电阻变化)。
在高频(大于 1 MHz)下近似趋肤效应的公式如下:

下表给出了各种圆线尺寸的“k”系数的近似值。各种 AWG 线尺寸的“k”系数。
| 规格尺寸 | k因子 | 规格尺寸 | k因子 |
| 4/0 | 124.5 | 8 | 34.8 |
| 2/0 | 99.0 | 10 | 27.6 |
| 1/0 | 88.0 | 14 | 17.6 |
| 2 | 69.8 | 18 | 10.9 |
| 4 | 55.5 | 22 | 6.86 |
| 6 | 47.9 | - | - |
例如,一根 10 号线的直流端到端电阻为 25 Ω,在 10 MHz 频率下的交流(有效)电阻为 2.182 kΩ:

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