Coolelectrics.ru

Торможение, испытываемое электронами со стороны соседних электронов, равноценно сопротивлению, так как электрическим сопротивлением мы называем все причины, затрудняющие движение электронов под воздействием электрического поля. Поэтому можно сказать, что ближе к середине провода сопротивление будет больше и, значит, величина тока там будет меньше.

Чтобы не делать ошибок при рассмотрении подобных явлений, следует помнить, что тормозящее действие производится изменяющимся магнитным полем, а такое поле создается электроном, изменяющим скорость своего движения, т. е. движущимся с ускорением или замедлением. Поэтому ослабление тока внутри проводника наблюдается только у переменных токов, так как при переменном токе электрические заряды движутся то ускоренно, то замедленно. Чем выше частота тока, тем резче возрастает сопротивление внутренних областей проводника. При постоянном токе это имеет место лишь в те немногие мгновения, в которые ток нарастает. При установившемся токе изменения магнитного поля нет, поэтому нет и его тормозящего действия: ток течет равномерно по всей толще проводника.

В качестве примера можно привести некоторые цифры. Предположим, что катушка изготовлена из медного провода диаметром 10 мм. Сопротивление такого провода постоянному току, текущему по всей его толще, ничтожно мало. Для тока частотой 100 килогерц сопротивление катушки увеличится в 12 раз, а для тока частотой 10 мегагерц оно увеличится в 116 раз. По существу это означает, что ток проходит в данном случае только по 1 / 116 части сечения провода — по его тонкому поверхностному слою. Поэтому рассмотренное явление иногда называют «поверхностным эффектом» или «эффектом кожи» — ток распространяется как бы только по «коже» провода. Так, при частоте 3 мегагерца ток в медном проводе течет лишь по наружному слою толщиной 0,2 мм.

Раз ток по внутренним частям провода не течет, то без них можно обойтись, можно сделать провод в виде трубки или сделать его из изолятора, покрытого по поверхности хорошо проводящим слоем.

Поверхностный эффект позволяет проделывать интересные опыты. Например, в Московском Политехническом музее демонстраторы зажигают электрическую осветительную лампу, держа ее рукой за один вывод нити и прикасаясь к антенне радиопередатчика другим выводом. При этом ток, накаливающий лампу, проходит через демонстратора. Этот ток велик, он достигает 0,5 ампера, тогда как в несколько раз меньший ток низкой частоты уже является для человека смертельным.

Почему же демонстратор остается жив? Потому что ток может убить лишь тогда, когда он протекает по внутренним органам тела. А радиопередатчик возбуждает ток высокой частоты, который внутрь тела не проникает; он течет в данном случае в полном смысле слова «по коже» и поэтому не воздействует на организм.