I o= 0 = ∫ ρ h 2 π x dx = ρ h
3.Hiệu ứng bề mặt (skin-effect)
Hiện tượng tự cảm cũng xảy ra ngay trong lịng một dây dẫn cĩ dịng điện biến đổi theo thời gian. Sau đây ta xét hiện tượng này.
Giả sử dịng điện đi từ dưới lên và đang tăng (hình 12-4), nĩ gây ra trong lịng dây dẫn một từ trường cĩ đường cảm ứng từ như hình vẽ 12-4a (đường cĩ phần đứt nét).
Từ trường này gửi qua các tiết diện chứa trục đối xứng của dây (hình chữ nhật gạch chéo) một từ thơng đang tăng. Vì vậy trong các tiết diện đĩ xuất hiện dịng điện tự cảm khép kín cĩ chiều tuân theo định luật Lentz (đường liền nét cĩ mũi tên). Ta nhận thấy, ở gần trục dây dẫn, dịng điện tự cảm ngược chiều với dịng điện biến thiên; cịn ở gần bề mặt dây dẫn, dịng tự cảm cùng chiều với dịng điện biến thiên trong dây dẫn.
Như vậy, khi dịng điện trong dây dẫn tăng, dịng tự cảm gĩp phần làm cho dịng điện ở gần trục dây dẫn tăng chậm lại nhưng làm cho dịng điện ở gần bề mặt dây dẫn tăng nhanh hơn.
Nĩi cách khác, khi đĩ dịng tự cảm chống lại sự tăng của dịng điện ở gần trục dây dẫn và tăng cường sự tăng của dịng điện ở bề mặt dây dẫn.
Khi dịng điện trong dây dẫn giảm, dịng tự cảm cĩ chiều ngược lại (hình 12-4b). Nĩ ngược với chiều dịng điện biến thiên ở gần bề mặt dây dẫn, do đĩ làm cho phần dịng điện này giảm nhanh hơn;
Hình 12-4: Hiệu ứng bề mặt a) Khi dịng điện I tăng b) Khi dịng điện I giảm
154
trái lại, nĩ cùng chiều với phần dịng điện biến thiên ở gần trục của dây dẫn, do đĩ làm cho phần dịng điện này giảm ít hơn.
Tĩm lại, khi tăng cũng như khi giảm, dịng điện biến thiên trong dây dẫn gây ra dịng tự cảm cĩ tác dụng chống lại sự biến thiên của phần dịng điện ở gần trục của dây dẫn, nhưng tăng cường phần dịng điện ở gần bề mặt của dây dẫn. Tần số dịng điện càng cao (dịng điện biến đổi càng nhanh), tác dụng của dịng tự cảm trong dây càng mạnh, phần dịng điện chạy trong ruột của dây dẫn càng giảm.
Khi tần số của dịng điện khá cao, phần dịng điện chạy trong ruột của dây dẫn hầu như bị triệt tiêu, dịng điện cao tần chỉ chạy ở bề mặt rất mỏng của dây dẫn. Hiện tượng này được gọi là
hiệu ứng bề mặt (skin-effect).
Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ: với dịng điện cĩ tần số f= 1000Hz, dịng điện chỉ chạy ở lớp bề mặt dày 2mm, cịn khi f= 100.000Hz, dịng điện chỉ chạy ở lớp bề mặt 0,2mm. Vì lý do đĩ, khi dùng dịng điện cao tần, người ta làm các dây dẫn rỗng để tiết kiệm kim loại. Để tăng độ dẫn điện của bề mặt, người ta mạ một lớp kim loại dẫn điện tốt như bạc, vàng tuỳ theo mục đích sử dụng. Trong cơ khí, người ta ứng dụng hiệu ứng bề mặt để tơi cứng bề mặt kim loại các chi tiết máy (như: trục bánh xe, bánh răng khíav.v..) nhưng vẫn giữ độ dẻo cần thiết ở bên trong.
§3. HIỆN TƯỢNG HỖ CẢM