Bőr-hatás

Szkin (bőr-) hatás

A nagyfrekvencián működő tekercsek soros veszteségi ellenállása nagyobb az egyenáramon mért rs értéknél. Ennek az az oka, hogy a nagyfrekvenciás áram által keltett, és a vezetékben az önindukció folytán indukálódott feszültség által létrehozott mágneses tér kölcsönhatásaként a nagyfrekvenciás áram nem a vezeték teljes keresztmetszetén, hanem csak annak külső felületén folyik. Minél nagyobb a frekvencia, a vezetésben részt vevő keresztmetszet annál inkább csökken (ábra). A vezető keresztmetszet csökkenése miatt a vezeték nagyfrekvencián tanúsított ellenállása megnövekszik. Ez a szkin (bőr-) hatás.

A vezető keresztmetszet

egyenáramon_____________________közepes______________________nagy frekvencián

A különböző frekvenciákhoz (és vezető anyagokhoz) meghatározható, hogy az áram a vezető külső felületéhez képest mennyire „hatol be” a vezető anyagába. Pl. réz vezető esetén a következő eredmények adódnak:

Frekvencia/Behatolási mélység (mm)

60 Hz / 8,57

1 kHz / 2,08

10 kHz / 0,66

100 kHz / 0,21

1 MHz / 0,06

10 MHz / 0,02

100 MHz / 0,006

1GHz / 0,002

A szkin hatást figyelembe véve a nagyfrekvenciás vezetékeket, tekercseket úgy készítik, hogy

-az áram által átjárt külső felületet megnövelik (Litze-huzal: egymástól elszigetelt, igen kis átmérőjű huzalokból készített sodrat; a nagyfrekvenciás áram az egymástól elszigetelt elemi szálak mindegyikének felületén folyik. Pl. a 200,05 -ös Litze-huzal 20 elemi szálának átmérője 0,05mm, ami azt jelenti, hogy 0,025 mm behatolási mélységig (néhány MHz) a huzal teljes keresztmetszete részt vesz a vezetésben. Néhány MHz feletti frekvencián azonban az elemi szálak közti kapacitás miatt az áram – mint ha az elemi szálak nem is volnának egymástól elszigetelve – a köteg felületére szorul ki, ezért Litze-huzalt nagyobb frekvencián nem alkalmaznak.)

-a réz vezető felületét a behatolási mélységig kisebb fajlagos ellenállású anyaggal (ezüst) vonják be, ez által csökkentve a vezető keresztmetszet ellenállását,

-nagyobb teljesítményű alkalmazáskor (több 100 kW-os rádióadók végfokozatai) a tekercset réz csőből készítik, hiszen az áram úgyis csak a cső felületén folyik; a cső belsejében hűtő folyadék áramoltatható.