ما هى ظاهرة Skin effect

قد يهمك أيضا

تعرف على ظاهرة Skin Effect 

تحدث ظاهرة Skin Effect في التيار الكهربائي المتغير (AC Alternating Current) حول السطح الخارجى للموصل (القشره الخارجيه للموصل) Conductor فى خطوط النقل الكهربائي، حيث تكون شدة التيار أعلى ما يمكن بالقرب من سطح الموصل الخارجى وتتناقص تدريجيا كلما إبتعدنا عن السطح وإقتربنا من مركز الموصل حتى ينعدم التيار تماما عند عمق معين عن السطح .

وتحدث بسبب أن شدة التيار المتغيره تنتج مجال كهربائي  متغير هذا المجال المتغير يولد قوه دافعة كهربيائية داخل الموصل تمنع مرور التيار بداخله.

حيث تؤدي ظاهره skin effect لنقص مساحة المقطع الفعليه للموصل لأن التيار لا يمر فى كل مساحة المقطع مما يتسبب فى زيادة مقاومة الموصل ( Rα 1/A ).

كيفية حدوث ظاهرة Skin effect

في التيار المستمر : 

حيث ينشأ مجال مغناطيسي في داخل الموصل الكهربائي الذي يحمل التيار المستمر مثل المجال المغناطيسي الذي ينشأ حوله. ولكن في حالة التيار المستمر تكون كثافة التيار متساوية عبر مقطع الموصل.

في التيار المتناوب : 

حيث انه في حالة التيار المتغير تتغير قطبية التيار المار بفعل الموجة الجيبية للتيار المتناوب حيث يتغير ايضا المجال المنغاطيسي مما يسبب نشأة تيارات دوامية تعمل على مقاومة تغير التيار فتخفض من كثافته في وسط الكبل . أي أن الإلكترونات تكون محاطة بخطوط المجال المغناطيسي في وسط الموصل أكثر من الإلكترونات القريبة من السطح . وفي حالة التيار المتغير يحدث المجال المغناطيسي المتزايد في داخل الموصل ، حيث يحدث جهدا مضادا أكبر (ضغط أعلى) مما عند السطح .

فيكون الجهد المضاد أقصى ما يمكن في وسط الموصل مما يزيح التيار إلى حرف سطح الموصل . ويعمل ذلك على خفض مقطع الكبل الفعال ، وبالتالي تزداد ممانعة الموصل . وكلما زاد التردد كلما زاد هذا التأثير ، حيث يمر الجزء الأعظم من التيار في جزء رقيق تحت سطح الموصل عندما يرتفع التردد إلى تردد عالي .

ويقل هذا التاثير بزيادة الموصلية الكهربائية ، لذلك يكون من المناسب طلاء كابل من مادة غير جيدة التوصيل للكهرباء، بمادة عالية التوصيل . وتزداد هذه الظاهره بزيادة التردد أى انه كلما زاد التردد قلت مساحة المقطع الفعليه للموصل التى يمر فيها التيار  الكهربائي. حيث يمكن الحد من هذه الظاهرة باستخدام موصلات مجدوله Stranded بدلا من موصلات مصمته Solid والشكل التالي يوضح تاثير التيار المباشر والتردد بتردد منخفض وتردد عالي.

العوامل المؤثرة على ظاهرة  الـ Skin Effect

1 - قيمة التردد: معلوم أن الـ Inductive reactance تتأثر طرديا بقيمة التردد فهذا يعنى أنه كلما زاد التردد  زادت LX وبالتالى قل التيار وهذا يؤكد على تناقص قيمة التيار فى وسط الموصل مع تزايد قيمة التردد

2 - قطر الموصل: مع تزايد قطر الموصل يزداد الفرق بين قيمة الفيض المرتبط بقلب الموصل (يزداد قوة) وبين الفيض المرتبط بأطراف الموصل الخارجية |(يزداد ضعف) وهذا يعنى أن LX تزداد قيمتها مع تزايد قيمة المقطع .

لماذا نلجأ لاستخدام حزم من الموصلات Bundle Conductors

المناقشة السابقة تفسر لماذا نلجأ إلى عملية الـ Bundle Conductors ، أى استخدام حزمة موصلات صغيرة ( من هنا جاء مسمى الموصلات الحزمية) بدلا من موصل واحد كبير ، لأن الموصل الكبير فى مقطعه تظهر فيه ظاهرة الـ Skin Effect بدرجة أكبر ومن ثم يقل الاستفادة من المعدن الداخلى للموصل بل يعتبر وزنا إضافيا بلا داع ولا فائدة ، ومن هنا نلجأ للـ Bundle