스크랩 표피효과를 설명하는 두 가지 모델이 있습니다.

[조교입니다.]

표피효과를 설명하는 두 가지 모델이 있습니다.

하나는,

교류 전류가 흐르는 도체에 대하여, 도체 표면과 도체 내부에서의

자속 쇄교수를 서로 비교하여 도체 내부 쪽의 자속쇄교수가 표면쪽보다 더 많고, 따라서 도체 내부의 인덕턴스가 표면부의 인덕턴스보다 더 크다고 설명하는 모델입니다.

또 하나는,

도체에 교류 전류가 흐르면, 도체 내부에 전류 방향과 수직을 이루는 평면 상에 원형 자속이형성되고, 이 시변 자속에 의해 와전류가 흘러, 중심부근에서는 주 전류를 일부 상쇄하고,표면부근에서는 주 전류를 강화한다고설명하는 모델입니다.

어느 모델이든, 표피효과의 근본 원인은 패러데이와 렌쯔에 의해

완성된 전자유도법칙입니다. 주파수가 클수록 역기전력이 커지므로

표피효과가 심해지는 것은 당연합니다.

주파수 외에, 질문자가 언급한 도체의 투자율/도전율/단면적과

표피효과와의 관계를 설명해보면,

1) 도체의 투자율이 큰 경우, 도체 내부에 <원형 자속>이 많이

발생되므로 원형 자속에 의한 와전류가 증가합니다.

따라서, 표피효과는 커집니다.

2) 같은 양의 원형 자속이 생긴다고하더라도

도체의 도전율이 크면 (즉, 저항률이 작으면),

더 많은 <와전류>가 흐릅니다.

따라서, 표피효과는 커집니다.

3) 무한한 두께를 가진 평면 도체에 대하여,

표면의 전류밀도를 Js, 표면으로부터의 깊이를 d라고 할 때,

전류밀도는 표면에서 깊은 곳일수록 지수함수적으로 감소합니다.

여기서, δ는 전류의 주파수, 도체의 투자율 및 저항률에 따라

정해지는 값으로서, 침투깊이 또는 표피깊이라고 합니다.

도체의 두께가 무한하다고 가정했기 때문에, 표피효과에 의한

침투깊이에 관한 수식에는 도체굵기에 관한 변수가 없지만,

단면적이 유한할 경우,단면적이 클수록 도체와 쇄교하는

자속이 서로 중첩되어 많아지므로 표피효과는 더욱 심해집니다.

송전선을 복도체로 하는 이유 중의 하나는, 위와 같은 표피효과를

줄이기 위한 것이라고 합니다.

도체를 분할하여 복도체로 하면, 도체 간의 거리가 커지기

때문에 동일한 전류가 흐르더라도 그로 인해 발생되는 자속쇄교

수가 감소하여 와전류가 줄고, 결국 표피효과가 감소할 것입니다