• 締切済み

表皮効果についての質問

表皮効果について 電磁気を勉強しているのですが、表皮効果の式の意味が完全に理解できていないため、具体的な数値に当てはめた場合どのようになるのかピンときません。下記に分からない事を示します。どなたかご教授ください。 まず 半径a、表皮厚さσの銅線で考えた場合、電流が通る事が出来る断面積は 交流時:2πaσ 直流時:2πa として大丈夫ですよね? 実行値1Aの交流 と 1Aの直流 を流した場合、交流の方が熱量が高くなることはなんとなくわかります。 その条件で、交流が直流に比べて 仮にN倍の熱が発生したとしたら、 その時の交流の角周波数はどのように表記されるでしょうか? 自分の参考書には |E| ∝ |e^ξ| = e^(r/σ) ただし ξ=r(1+i)/σ |ξ|>>1 a>σ が表皮効果だと示していますが、 この効果と熱をどのように関連付ければいいのか良く分かりません。 どうかよろしくお願いします。 また、良い参考文献がありましたら教えてください。 .

みんなの回答

noname#121811
noname#121811
回答No.1

>直流時:2πa πa^2です。断面積ですから。 表皮深さσは周波数が高い程小さくなり、 σ=√{2ρ/(ωμ)} ω=2πf f:周波数 ρ:抵抗率 μ:透磁率 表皮効果の説明では必ず出て来る式です。 直流の何倍の熱が発生したか判れば →抵抗が何倍になったか判る(熱量J=IR^2) →断面積が何分の1になったか判る →表皮深さが何分の1になったのか判る →すなわちσが判明 →上式に代入しfが求まる

関連するQ&A

  • 表皮効果について

    電磁気を勉強中の者です。 表皮効果について質問なのですが、 高周波の交流のみならず、脈をもつ直流でも表皮効果があると聞きました。 そこで思ったのですが、 急激な立ち上がりと下りをもつ一回のみのパルスの様な直流でも表皮効果が現れますか? まだ素人なので変な質問をしていたらすいません

  • 表皮効果の影響について

    表皮効果について調べています。 表皮効果は交流電流を流したときの電磁誘導の現象だと理解しております。 ただ直流と言われている 周波数成分をもつ脈流(単相半波整流など)も時間的な変化があるので 表皮効果の現象は発生するのではと考えております。 ご存知の方がいらしたらご教授お願いします。 また影響する場合、浸透深さを計算するとき導電率などは材料特性は一緒と仮定すると 周波数に依存すると思いますが 50Hzの交流と単相半波では同じ浸透深さになるのでしょうか?

  • 表皮効果について

    再度のご質問、ご容赦ください。 電線に電流を流すと表皮効果で電線の表面近くを電流がながれますが、この原理について下記の解釈は正しいでしょうか? 【表皮効果】 電線に電流を流すと、アンペア右ねじの法則で磁束が発生する。 発生した磁束は φ=BS=μHS=μIS/2πr で表されるので、r(電線の中心からの距離)が小さいほど磁束が多くなる。 この磁束と鎖交する電線断面には、ファラデーの法則で電圧が発生し渦電流が流れる。 この渦電流は、レンツの法則のとおり鎖交磁束の変化を妨げる方向に磁束を発生させるように流れる。 よって電線の中心ほど電流が流れにくくなるため、電線表面に電流が集まる。 また、ファラデーの法則e=Ndφ/dtより、磁束の変化量が大きいほど電圧が高くなるため渦電流も増加するので、高周波ほど表皮効果が顕著になる。 よろしくお願い致します。

  • 電流について。

    電流について。 電磁気学を勉強し始めた者です。質問なのですが、 (1)直流電流が流れている状態で交流電流を流すというのはどういったイメージをすれば 良いでしょうか?いまいちイメージが湧きません。 また、直流電流に交流電流を流すとどういったメリットがあるのでしょうか? (2)例えば直流電流500Aに交流電流100Aを周波数50kHzで流すといった場合、 表皮効果は見られるのでしょうか? ご回答よろしくお願いします。

  • 交流の周波数をX線なみの周波数にしたら?

    紫外線やX線などの周波数の高い電磁波を金属に当てると、光電効果が起こり金属から電子が飛び出します、それは、紫外線やX線などの電磁波には粒子性があり、その粒子性が光電効果の原因の一つであると思いますが、 ところで、『交流電流』も『電磁波』も周波数を持ち、そして変動する電場により金属の電子をゆらゆらと揺さぶる働きがあるという点でとても類似していると思うのです、そこで、もし、『交流電流』の周波数を紫外線やX線と同じくらいの周波数まで高めたとしたら、紫外線やX線と同じくらいの周波数で銅線内の電子がゆらゆら揺さ振られる結果になるのだから、その交流電流が流れる銅線の電子に光電効果のようなことが起きて、銅線から電子が飛び出たりするのでしょうか? それとも、いくら紫外線やX線と同じくらいの周波数の交流電流で銅線の電子を揺さ振っても、交流電流には電磁波のような粒子性が存在しないので、光電効果のようなことは起きず、銅線から電子が飛び出すことはないのでしょうか? ※紫外線やX線と同じくらいの周波数の交流電流が作れるか疑問ですが、思考実験として、その疑問に関しては無しでお願いします。 あくまでも、紫外線やX線と同じくらいの周波数の交流電流があったら銅線に光電効果は起こるのか?という質問です。

  • 高周波における銅線抵抗の計測法

    どなたか教えて下さい。お願いします!! 全長1m、線径φ1mmの裸銅線に10MHzの高周波電圧を印加した時の直流抵抗成分Rdcをできるだけ正確に計測したいと思っています。 まず、直流抵抗の理論値ですが、高周波なのでRdcがほぼ表皮効果損と仮定し、表皮抵抗の式(R=√(μω/2σ)・L/aπ)に上記パラメータを当てはめると、R=0.26Ωとなります。 μ:真空の透磁率(=4π×10^-7)、ω:角周波数、σ:導電率(銅⇒5.8×10^7)、L:全長、a:線径 続いて実測値ですが、銅線をゴムシート上に置き、線の両端にプローブを当てインピーダンスアナライザーでインピーダンスの絶対値(Z)と位相θを計測しました。結果、f=10MHzでZ=1000Ω、θ=88.6度、直流抵抗成分R=24Ω(=Z*cosθ)となりました。 理論と実値のギャップが大き過ぎるため、計測法がおかしいと考えていますが、10MHz以上の周波数でも精度良く計測できる方法(ジグ、装置等)はありませんでしょうか。

  • 同軸ケーブルの電磁遮蔽について

    同軸ケーブルの内部導体に行きの電流、外部導体に帰りの電流を流すと、遮蔽効果が起き外部への電磁波の漏れが小さくなると聞きました。 交流を流した場合の原理はわかったのですが、直流を流した場合も同じように遮蔽が起こるのでしょうか? どなたか教えていただけませんか? よろしくお願いいたします。

  • 物理 電磁誘導 電流 大きさ

    電磁誘導によって発生する電流について教えて下さい。 電磁誘導によって発生する電流を大きくするには、 ・磁石を動かす速さを速くする ・磁力の大きい磁石を使う ・コイルの巻き数を多くする とありました。 コイルは銅線を巻いたものとして、銅線の太さを大きくした コイルを使った場合、電流はどうなるでしょうか? コイルの銅線の太さはそのままで、コイルを巻く際の直径 を大きくした場合、電流はどうなるでしょうか? コイルは、鉄芯に巻いた場合の方が同じ条件でも電流は 大きくなると思いますが、コイルの芯が鉄以外の金属 で例えば金などにすると、より大きな電流になったりする のでしょうか? 電磁誘導で発生する電流は交流なんでしょうか? コイルは交流を通さないのではないのでしょうか? 以上、ご回答よろしくお願い致します。

  • 共振回路

    図のRはコイルの抵抗と考えてもかまわない。この抵抗の値はコイルの直流抵抗の値よりも大きい理由を答えよ。 この問題が分かりません。一つは、表皮効果というものが関係あるらしいのですが、もうひとつを探しています。高校生でも知っていることと言われたのですが分かりません。 教えてください。

  • 電気

    教えてください。理論平成19年問17です。 直径1,6mmの銅線中に10Aの直流電流が一様に流れている。この銅線の長さ1mあたりの自由電子の個数1,69×10の23乗個、自由電子一個の電気量を、-1.69× 10の19乗cとして、次の 問をもとめよ。 10Aの直流電流がながれているこの銅線の中を移動する自由電子の平均移動速度v(m/s)の値をもとめよ。 答えは3.70×10-4乗でした。 いくら計算しても、1.84×10の2乗 になります。なぜ、断面積はかけなくてよいのですか? I=envSの公式からもとめました。