ansys 趨膚效應的案例
趨膚效應&鄰近效應
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趨膚效應
趨膚效應：當導體中有交流電或者交變電磁場時，導體內部的電流分布不均勻，電流集中在導體的“皮膚”部分，也就是說電流集中在導體外表的薄層，越靠近導體表面，電流密度越大，導體內部實際上電流較小。結果使導體的電阻增加，使它的損耗功率也增加。這一現象稱為趨膚效應(skin effect)。頻率越高，趨膚效用越顯著。
原因：如圖1所示，當導體通過高頻電流i時，變化的電流就要在導體內和導體外產生變化的磁場（圖中1-2-3和4-5-6）垂直于電流方向。根據電磁感應定律，高頻磁場在導體內沿長度方向的兩個平面L和N產生感應電動勢。此感應電勢在導體內沿長度方向產生的渦流(a-c-b-a和d-e-f-d)阻止磁通的變化。可以看到渦流的a-b和e-f邊與主電流O-A方向一致，而b-c邊和d-e邊與O-A相反。這樣的主電流和渦流之和在導體表面加強，越向導線中心越弱，電流趨向于導體表面。
圖1 趨膚效應產生原因
通過Maxwell2D進行趨膚效應仿真，結果如下圖2。
圖2 導體通交流電趨膚效應仿真圖
在直流電路中，均勻導體橫截面上的電流密度是均勻的。仿真結果如下圖3。
圖3 導體通直流電趨膚效應仿真圖
應用：在高頻電路中可以采用空心導線代替實心導線。此外，為了削弱趨膚效應，在高頻電路中也往往使用多股相互絕緣細導線編織成束來代替同樣截面積的粗導線，這種多股線束稱為辮線。在工業應用方面，利用趨膚效應可以對金屬進行表面淬火。
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