Distribution of current flow in a cylindrical conductor, shown in cross section. For alternating current, most (63%) of the electrical current flows between the surface and the skin depth, δ, which depends on the frequency of the current and the electrical and magnetic properties of the conductor.
The 3-wire bundles in this power transmission installation act as a single conductor. A single wire using the same amount of metal per kilometer would have higher losses due to the skin effect.
الأثر السطحي skin effect هو ظاهرة ناجمة عن سعي التيار الكهربائي العالي التواتر للجريان في طبقة سطحية رقيقة من الناقل، وهو يعرف بأثر كلڤن kelvin نسبة للعالم اللورد كلڤن كما يُعرف بالأثر الجلدي أو الأثر القشري. إذا كان جريان الكهرباء يتم في اتجاه واحد مستمر فإن التيار الكهربائي يتوزع بانتظام على سطح مقطع عرضي لناقل منتظم، أي أن كثافة التيار، وهي شدته في وحدة المساحة، تكون واحدة في كل نقطة من سطح المقطع. ولا يحدث هذا الانتظام البسيط في حالة تيار متناوب بل تكون كثافة التيار قرب السطح الخارجي للناقل أكبر مما هي عليه في مركزه، ويزداد الفرق بينهما كلما ازداد تواتر التيار. ويكون هذا الأثر ضئيلاً جداً إذا كان هذا التواتر منخفضاً. أما في حالة التواترات العالية، عندما يصبح طول الموجة داخل مادة الناقل من مرتبة أبعاد مقطع الناقل أو أصغر منها فإنه يمكن أن يُعد جريان التيار مقتصراً على طبقة سطحية (قشرة) من الناقل رقيقة نسبياً، ويطلق على ثخن هذه الطبقة عمق النفوذ أو ثخن القشرة دلتا. ففي حالة ناقل أسطواني مستقيم يمر فيه تيار متناوب، يولد هذا التيار في الناقل حقلاً تحريضياً مغنطيسياً ، ويظهر في كل نقطة حقل كهربائي تحريضي محرِّك فإذا كان الحقل الكهرالدي، فإن الحقل الكهربائي الكلي يساوي وترتبط كثافة التيار بالحقل بالعلاقة حيث تمثل σ ناقلية (موصلية) conductivity مادة الناقل. وينتج أن: وتؤدي الدراسة الرياضية اعتماداً على معادلات مكسويل إلى العلاقتين الآتيتين
المراجع
موسوعة المعرفة
التصانيف
الأبحاث