Dòng điện xoáy trong vật dẫn - hiện tượng và cơ chế
Trong trường hợp dòng điện một chiều , dòng điện chạy qua dây dẫn được phân bố đồng đều, nhưng trong trường hợp dòng điện xoay chiều , tình hình hoàn toàn khác. Sự khác biệt này là:
Cảm kháng lẫn nhau giữa các dòng điện (tương tác cảm ứng điện từ giữa vô số dòng điện)
Hiệu ứng da (độ sâu thâm nhập của sóng điện từ vào dây dẫn)
Ở tần số thấp , điện trở tăng tỷ lệ với bình phương của tần số và độ tự cảm bên trong của dây dẫn tăng tỷ lệ với bình phương của tần số . Mặt khác, ở tần số cao, yếu tố chính là độ sâu của da, là bản chất của sóng điện từ tăng lên.
Trong trường hợp tần số thấp, cảm ứng lẫn nhau, tức là sự thay đổi theo thời gian trong từ trường do dòng điện chạy qua vật dẫn gây ra, gây ra một suất điện động cảm ứng trong vật dẫn làm triệt tiêu dòng điện ban đầu (nếu không thì năng lượng sẽ tự nhân lên)., sự phân bố dòng điện thay đổi để điện thế của các tiết diện dây dẫn bằng nhau. Kết quả là trở kháng bên trong của dây dẫn được giảm thiểu, hay nói cách khác là dòng điện chạy qua dễ dàng nhất, nhưng hiện tượng là dòng điện tập trung vào bề mặt dây dẫn và đầu dây dẫn, và đây là tác dụng của hiện tượng tự cảm (cảm ứng điện từ).
Tuy nhiên, ở tần số cao, hiệu ứng da làm cho dòng điện chỉ chạy trong một phần rất mỏng của bề mặt vật dẫn, do đó không có điện tử nào có thể di chuyển bằng cảm ứng điện từ. Đây là bản chất của sóng điện từ.
Nhiều ấn phẩm và bình luận sử dụng thuật ngữ "hiệu ứng da" mà không phân biệt giữa hai nguyên nhân này, vì vậy xin lưu ý rằng có vô số cách giải thích và diễn giải không chính xác .
Theo AEKennelly, thuật ngữ " hiệu ứng da " được J.Swinburne người Anh đặt ra vào năm 1891.
Suất điện động bên trong vật dẫn do hiện tượng cảm ứng điện từ này sinh ra không chỉ ở vật dẫn là nguồn dòng điện mà còn ở tất cả các loại vật dẫn, chẳng hạn như vật dẫn theo hướng quay về phía trở lại của vật dẫn chuyển động và vật dẫn che chắn, vì vậy nó một hiện tượng khá phức tạp nên người ta thường phân loại chúng như sau, căn cứ vào tầm quan trọng và hoàn cảnh lịch sử của chúng.
Hiệu ứng da - Là hiện tượng xảy ra bên trong vật dẫn cố ý mang dòng điện, trong đó dòng điện tần số cao tập trung trên bề mặt vật dẫn.
Hiệu ứng tiệm cận - hiện tượng trong đó dòng điện chạy trong các dây dẫn lân cận gây ra dòng điện bị hút vào các dây dẫn lân cận (đối với dòng điện ngược chiều) hoặc đẩy khỏi các dây dẫn lân cận (đối với cùng dòng điện).
Dòng điện xoáy trong vỏ bọc - Ảnh hưởng đến các đặc tính điện của dòng điện xoáy trong vỏ bọc gây ra bởi các dây dẫn bên trong cáp được che chắn
Dòng điện xoáy trong dây dẫn liền kề - Ảnh hưởng đến đặc tính điện do dòng điện xoáy gây ra bởi một dây dẫn bên trong dây dẫn khác.
Ví dụ, trong một cặp xoắn, ngoài hiệu ứng da xảy ra ở mỗi trong số hai dây dẫn chuyển động qua lại, còn xảy ra hiệu ứng tiệm cận, trong đó sự phân bố dòng điện bên trong mỗi dây dẫn bị lệch về phía dây dẫn liền kề. Nếu cáp được che chắn, ảnh hưởng của dòng điện xoáy tạo ra trong ruột dẫn của tấm chắn sẽ được thêm vào, và nếu là cáp được che chắn nhiều cặp, ảnh hưởng của dòng điện xoáy tạo ra trong ruột dẫn của các cặp khác được thêm vào.
Về mặt mạch điện, nó có thể được hiểu là độ tự cảm (và điện tự cảm). Tuy nhiên, nếu sự phân bố dòng điện gần như đồng đều ở các tần số thấp, thì có thể thu được một xấp xỉ tốt bằng cách phân chia các dây dẫn một cách thích hợp và giải như một mạch điện.
