Скин-эффект

Скин-эффект (skin effect, поверхностный эффект) — вытеснение переменного тока к поверхности проводника. Переменное магнитное поле тока наводит в толще проводника вихревые токи, которые ослабляют ток в центре и усиливают у поверхности. Плотность тока убывает вглубь по экспоненте, и толщина скин-слоя δ — глубина, на которой она падает в e ≈ 2,72 раза. Практически весь ток проходит в слое толщиной в несколько δ у поверхности.

Формула

$$\delta = \sqrt{\frac{\rho}{\pi f \mu_0 \mu_r}}$$

где ρ — удельное сопротивление, f — частота, μ₀ = 4π·10⁻⁷ Гн/м, μ_r — относительная магнитная проницаемость (у меди, алюминия и золота она равна 1). Толщина обратно пропорциональна корню из частоты: при росте частоты в 100 раз скин-слой становится в 10 раз тоньше. Если диаметр провода много больше δ, провод на переменном токе ведёт себя как трубка со стенкой толщиной δ, и его сопротивление растёт. Толщину скин-слоя и сопротивление провода на заданной частоте считает калькулятор скин-слоя.

Толщина скин-слоя меди

Частота	δ
50 Гц	9,3 мм
10 кГц	0,66 мм
1 МГц	66 мкм
100 МГц	6,6 мкм
1 ГГц	2,1 мкм

Значения — для отожжённой меди при 20 °C (ρ = 0,017241 Ом·мм²/м по IEC 60028); они согласуются с данными IEEE (8,5 мм на 60 Гц и 0,066 мм на 1 МГц). Сечение провода для постоянного тока подбирает калькулятор сечения провода, а скин-эффект в обмотках важен при расчёте катушек индуктивности на высокой частоте. В линиях передачи потери в проводниках вместе с отражениями от рассогласованной нагрузки, которые описывает КСВ, определяют, сколько мощности дойдёт до нагрузки.