CHƯƠNG 3 : CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
6. DÒNG ĐIỆN PHUCƠ (XỐY)
6.3. Hiệu ứng mặt ngoài
Hình 3.16 Hiện tượng hiệu ứng bề mặt
Hiệu ứng bề mặt là xu hướng của dòng điện xoay chiều phân bổ nó trong dây dẫn với mật độ dòng điện gần bề mặt dây dẫn lớn hơn so với ở gần lõi của nó. Nó sinh ra điện trở đủ lớn của dây dẫn với sự tăng lên của tần số dòng điện. Hiệu ứng này lần đầu tiên được giải thích bởi Lord Kelvin năm 1887. Nikola Tesla và Joseph Stefan cũng phát hiện ra hiệu ứng bề mặt này. Hiệu ứng
41
này có tầm quan trọng thực tế trong thiết kế sự truyền tải và phân phối điện năng, cũng như trong các đoạn mạch sử dụng sóng radio và vi sóng.
Biểu diễn dưới dạng toán học, mật độ dòng điện J trong dây dẫn giảm theo cơ số mũ theo độ sâu δ như sau:
J = e − δ / d
Trong đó: d là hằng số được gọi là hằng số độ sâu bề mặt. Nó được định nghĩa như là độ sâu dưới bề mặt của dây dẫn, mà từ đó mật độ dịng điện chỉ bằng 1/e (khoảng 0,37) lần mật độ dịng điện ở bề mặt. Nó có thể tính như sau:
Trong đó:
ρ = suất điện trở của dây dẫn;
ω = tần số góc của dịng điện = 2π × tần số; μ = độ thẩm từ tuyệt đối của dây dẫn
Điện trở của một tấm phẳng (dày hơn nhiều so với d) đối với dịng điện xoay chiều là chính xác bằng điện trở của tấm với độ dày d đối với dòng điện một chiều. Đối với các dây dẫn dài, mỏng thì điện trở là xấp xỉ bằng điện trở của một ống dây dẫn rỗng với độ dày của vách là d khi chuyển tải dịng một chiều. Ví dụ, đối với dây dẫn tròn, điện trở xấp xỉ:
− = D L d ) d D ( L d R Trong đó:
L = độ dài của dây dẫn;
D = đường kính của dây dẫn; Phép tính xấp xỉ cuối cùng trên đây là tương đối chính xác khi D >> d.
CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Hiện tượng cảm ứng điện từ và nguyên tắc biến cơ năng thành điện năng
2. Hệ số tự cảm và sức điện động tự cảm
42
CHƯƠNG 4: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 1 PHAMã chương: MH 09-04