UK 
EnglishТипова
Polski🔌 Скін-ефект
Спостерігайте, як змінний струм концентрується поблизу поверхні провідника. Теплова карта показує густину струму зі скін-глибиною в реальному часі.
Схожі симуляції
Про цю симуляцію
Цей симулятор відображає справжню теплову карту поперечного перерізу J(d) = J₀e^(−d/δ), де δ = √(ρ/πfμ) обчислюється в реальному часі за питомим опором ρ та відносною магнітною проникністю μᵣ обраного матеріалу — мідь, алюміній, залізо або нержавіюча сталь. Коли ви збільшуєте повзунок Частоти, δ зменшується, і жовто-біла оболонка високої густини струму помітно стоншується до поверхні провідника, а бічна панель показує точну експоненційну криву спаду залежно від глибини в одиницях δ.
🔬 Що це показує
Чому змінний струм не розподіляється рівномірно по перерізу дроту: вихрові струми, індуковані змінним магнітним полем, протидіють струму всередині провідника, витісняючи його в тонку приповерхневу оболонку, товщина якої і є скін-глибиною δ.
🎮 Як користуватися
Оберіть Матеріал зі спадного списку, перетягуйте Частоту f (логарифмічна шкала, 50 Гц — 10 МГц) та Радіус провідника, щоб побачити оновлення теплової карти й межі δ, а також читайте живі співвідношення R_AC/R_DC та r/δ у панелі статистики; Пауза (P) зупиняє анімацію змінного імпульсу, а Скидання (R) повертає стандартні значення.
💡 Чи знаєте ви?
Висока магнітна проникність заліза (μᵣ ≈ 200) дає йому дуже малу скін-глибину навіть на звичайних частотах мережі 50/60 Гц — саме тому осердя трансформаторів виготовляють із тонких шаруватих пластин, а не суцільного заліза, щоб розірвати контури вихрових струмів.
Часті запитання
Що таке скін-глибина δ?
Скін-глибина — це відстань під поверхнею провідника, на якій густина змінного струму спадає до 1/e (близько 37%) від значення на поверхні; вона визначається формулою δ = √(ρ/πfμ), тому зменшується зі зростанням частоти f або проникності μ.
Чому струм уникає центру дроту на високій частоті?
Змінне магнітне поле всередині провідника індукує вихрові струми, які протидіють основному струму в середині та підсилюють його біля поверхні, тому на високій частоті майже весь струм зосереджується в тонкій зовнішній оболонці товщиною ~δ.
Як R_AC/R_DC пов'язане зі скін-глибиною?
Коли радіус провідника r значно більший за δ, фактично струм проводить лише тонке кільце товщиною δ, тому опір змінному струму зростає приблизно як R_AC/R_DC ≈ r/(2δ) порівняно з постійним струмом, де провідить увесь переріз.
Чому радіоінженери використовують дріт Літца або порожнисті провідники?
Оскільки на високій частоті струм все одно тече лише в тонкій поверхневій оболонці, суцільна серцевина дроту практично не проводить струму, тому дріт Літца (багато тонких, окремо ізольованих жил) або порожниста трубка знижують опір змінному струму й витрати матеріалу без втрати провідності.
Чому осердя трансформаторів роблять шаруватими?
Висока магнітна проникність заліза робить його скін-глибину дуже малою навіть на 50/60 Гц, тому вихрові струми інакше циркулювали б крізь суцільне залізне осердя, витрачаючи енергію на тепло; тонкі ізольовані пластини розривають ці контури й зменшують втрати на вихрові струми.