Efekti i lëkurës
Në elektromagnetizëm, efekti i lëkurës është prirja e një rryme elektrike alternative (AC) për t'u shpërndarë brenda një përcjellësi në mënyrë që dendësia e rrymës të jetë më e madhe pranë sipërfaqes së përcjellësit dhe të zvogëlohet në mënyrë eksponenciale me thellësi më të mëdha në përcjellës. Rryma elektrike rrjedh kryesisht në "lëkurën" e përcjellësit, midis sipërfaqes së jashtme dhe një niveli të quajtur thellësia e lëkurës . Thellësia e lëkurës varet nga frekuenca e rrymës alternative; ndërsa frekuenca rritet, rrjedha e rrymës bëhet më e përqëndruar pranë sipërfaqes, duke rezultuar në më pak thellësi të lëkurës. Efekti i lëkurës zvogëlon prerjen efektive të tërthortë të përcjellësit dhe kështu rrit rezistencën e tij efektive. Shkaktohet nga rrymat e kundërta vorbull të shkaktuara nga ndryshimi i fushës magnetike që rezulton nga rryma alternative. Në 60 Hz në bakër, thellësia e lëkurës është rreth 8.5 mm. Në frekuenca të larta, thellësia e lëkurës bëhet shumë më e vogël.
Rritja e rezistencës AC e shkaktuar nga efekti i lëkurës mund të zbutet duke përdorur një tel të veçantë me shumë fije të quajtur teli litz . Për shkak se pjesa e brendshme e një përcjellësi të madh mbart pak rrymë, përçuesit tubarë mund të përdoren për të kursyer peshë dhe kosto. Efekti i lëkurës ka pasoja praktike në analizën dhe projektimin e qarqeve të radio-frekuencës dhe mikrovalëve, linjave të transmetimit (ose valëve) dhe antenave . Është gjithashtu i rëndësishëm në frekuencat e rrjetit (50-60 Hz) në sistemet e transmetimit dhe shpërndarjes së energjisë elektrike AC. Është një nga arsyet e preferencës së rrymës direkte të tensionit të lartë për transmetimin e energjisë në distanca të gjata.
Efekti u përshkrua për herë të parë në një punim nga Horace Lamb në 1883 për rastin e përçuesve sferikë, [1] dhe u përgjithësua në përçuesit e çdo forme nga Oliver Heaviside në 1885.
Shkaku
Përçuesit, zakonisht në formën e telave, mund të përdoren për të transmetuar energji elektrike ose sinjale duke përdorur një rrymë alternative që rrjedh nëpër atë përcjellës. Bartësit e ngarkesës që përbëjnë rrymën, zakonisht elektronet, drejtohen nga një fushë elektrike e krijuar nga burimi i energjisë elektrike. Një rrymë në një përcjellës prodhon një fushë magnetike brenda dhe rreth përcjellësit.
Kur ndryshon intensiteti i rrymës në një përcjellës, ndryshon edhe fusha magnetike. Ndryshimi në fushën magnetike, nga ana tjetër, krijon një fushë elektrike e cila kundërshton ndryshimin e intensitetit të rrymës. Kjo fushë elektrike kundërshtare quhet " forca kundër-elektromotore " (FEM e pasme). FEM e pasme është më e fortë në qendër të përcjellësit, duke lejuar rrymë vetëm pranë lëkurës së jashtme të përcjellësit, siç tregohet në diagramin në të djathtë. [2] [3]
Pavarësisht nga forca lëvizëse, dendësia e rrymës është zbuluar se është më e madhe në sipërfaqen e përcjellësit, me një madhësi të zvogëluar më thellë në përcjellës. Kjo rënie në densitetin e rrymës njihet si efekti i lëkurës dhe thellësia e lëkurës është një masë e thellësisë në të cilën dendësia e rrymës bie në 1/e të vlerës së saj pranë sipërfaqes. Mbi 98% e rrymës do të rrjedhë brenda një shtrese 4 herë më shumë se thellësia e lëkurës nga sipërfaqja. Kjo sjellje është e dallueshme nga ajo e rrymës së vazhduar e cila zakonisht shpërndahet në mënyrë të barabartë në seksionin kryq të telit.
Formula
Dendësia e rrymës AC , e shënuar J, në një përcjellës zvogëlohet në mënyrë eksponenciale nga vlera e saj në sipërfaqen sipas thellësisë d nga sipërfaqja, si më poshtë: [4] :
Formula e përgjithshme për thellësinë e lëkurës kur nuk ka humbje dielektrike ose magnetike është: [5] [6]