L’effet de peau ou effet pelliculaire (ou plus rarement effet Kelvin) est un phénomène électromagnétique qui fait que, à fréquence élevée, le courant a tendance à ne circuler qu'en surface des conducteurs. Ce phénomène d'origine électromagnétique existe pour tous les conducteurs parcourus par des courants alternatifs. Il provoque la décroissance de la densité de courant à mesure que l'on s'éloigne de la périphérie du conducteur.

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  • L’effet de peau ou effet pelliculaire (ou plus rarement effet Kelvin) est un phénomène électromagnétique qui fait que, à fréquence élevée, le courant a tendance à ne circuler qu'en surface des conducteurs. Ce phénomène d'origine électromagnétique existe pour tous les conducteurs parcourus par des courants alternatifs. Il provoque la décroissance de la densité de courant à mesure que l'on s'éloigne de la périphérie du conducteur. Il en résulte une augmentation de la résistance du conducteur.Cet effet peut être utilisé pour alléger le poids des lignes de transmission à haute fréquence en utilisant des conducteurs tubulaires, ou même des tuyaux, sans perte de courant. Il sert aussi dans le blindage électromagnétique des fils coaxiaux en les entourant d'un mince étui métallique qui garde les courants induits par les hautes fréquences ambiantes sur l'extérieur du câble.
  • Zjawisko naskórkowości (ang.: skin effect) – zjawisko występujące w obwodach prądu przemiennego, powodujące, że gęstość prądu przy powierzchni przewodnika jest większa, niż w jego wnętrzu. Zjawisko naskórkowości wpływa na wzrost wartości efektywnej rezystancji AC przewodnika, powodując wzrost powstających w nim strat mocy. Wielkością charakteryzującą zjawisko naskórkowości jest głębokość wnikania (pola magnetycznego lub prądu do przewodnika). Wielkość ta zależy od rezystywności, przenikalności magnetycznej ośrodka i częstotliwości prądu.
  • Der Skin-Effekt (von engl. Skin für Haut), auch Stromverdrängung, ist ein Effekt in von höherfrequentem Wechselstrom durchflossenen elektrischen Leitern, durch den die Stromdichte im Inneren eines Leiters niedriger ist als in äußeren Bereichen.Er tritt in relativ zur Skin-Tiefe dicken Leitern und auch bei elektrisch leitfähigen Abschirmungen und Leitungsschirmen auf. Der Skin-Effekt begünstigt mit zunehmender Frequenz die Transferimpedanz geschirmter Leitungen und die Schirmdämpfung leitfähiger Abschirmungen, erhöht aber den Widerstandsbelag einer elektrischen Leitung.Ein ähnlicher in Zusammenhang stehender Effekt benachbarter elektrischer Leiter ist der so genannte Proximity-Effekt.
  • Скин-эффект (поверхностный эффект) — эффект уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды. В результате этого эффекта, например, переменный ток высокой частоты при протекании по проводнику распределяется не равномерно по сечению, а преимущественно в поверхностном слое.
  • L'efecte pel·licular va ser descrit per primera vegada, el 1883, pel matemàtic Horace Lamb en el cas de conductors circulars, Oliver Heaviside, el 1885, ho generalitzà a conductors de qualsevol geometria.L'efecte pel·licular, també anomenat efecte skin, consisteix en la tendència del corrent altern a acumular-se en la part més externa del conductor, d'aquí prové la derivació anglesa del nom, ja que el corrent tendeix a marxar cap a la pell (skin en anglès) del conductor. El gruix de la capa per on circula el corrent s'anomena profunditat de penetració o profunditat superficial.Aquest efecte és causat per la pròpia autoinducció, fet que provoca, a més, un augment de la resistència efectiva del conductor i, per tant, una disminució del corrent elèctric admès pel conductor. L'efecte pel·licular té més afecció com més gran és la freqüència del corrent que hi circula.
  • Skin effect is the tendency of an alternating electric current (AC) to become distributed within a conductor such that the current density is largest near the surface of the conductor, and decreases with greater depths in the conductor. The electric current flows mainly at the "skin" of the conductor, between the outer surface and a level called the skin depth. The skin effect causes the effective resistance of the conductor to increase at higher frequencies where the skin depth is smaller, thus reducing the effective cross-section of the conductor. The skin effect is due to opposing eddy currents induced by the changing magnetic field resulting from the alternating current. At 60 Hz in copper, the skin depth is about 8.5 mm. At high frequencies the skin depth becomes much smaller. Increased AC resistance due to the skin effect can be mitigated by using specially woven litz wire. Because the interior of a large conductor carries so little of the current, tubular conductors such as pipe can be used to save weight and cost.
  • Het skineffect is het verschijnsel dat in geleiders waarin een wisselstroom loopt, de stroomdichtheid hoger wordt met het naderen van het oppervlak van de geleider. Dit komt doordat een wisselstroom ook een wisselflux heeft. Aangezien deze zijn oorzaak tegenwerkt, is ze in het midden van de geleider tegenwerkend en werkt ze aan de rand mee. Hierdoor zullen de elektronen meer geneigd zijn zich voort te bewegen langs de buitenkant, dan langs de binnenkant.De sterkte van het effect neemt toe met de frequentie van de wisselstroom. Het skineffect speelt daarom vooral een rol bij radiofrequente (RF) wisselstromen, wat we kunnen zien aan de volgende cijfers. Bij een frequentie van 50 Hz is de (effectieve) indringdiepte in koper ongeveer 1 cm, bij 10 kHz al minder dan 1 mm en bij 10 MHz nog maar 20 μm, wat inhoudt dat bij deze laatste frequentie de stroom eigenlijk slechts aan het oppervlak loopt. Het gevolg van het skineffect is dat de weerstand van een geleider sterk toeneemt bij hogere frequenties. Daarom is het beter om in HF-techniek met holle geleiders te werken.
  • Efeito pelicular (Skin effect em inglês) é um efeito caracterizado pela repulsão entre linhas de corrente eletromagnética, criando a tendência desta fluir na superfície do condutor elétrico. Este efeito é proporcional à intensidade de corrente, frequência e das características magnéticas do condutor. É somente encontrado em sistemas de corrente alternada. O Efeito pelicular é responsável pelo aumento da resistência aparente de um condutor elétrico, devido a diminuição da área efetiva de condução. Diz-se do efeito pelicular uma deficiência no transporte de energia, pois na tentativa de transmitir a energia a um ponto "x", ao passar pelo efeito pelicular acaba atingindo o ponto "y". A distribuição uniforme de corrente na secção transversal de um condutor só ocorre quando se trata de corrente continua. Em correntes alternadas, com o aumento da frequência a desuniformidade se torna mais acentuada, aumentando a diferença entre as densidades de correntes nas diferentes regiões da secção transversal. Este fenómeno chama-se efeito pelicular.Uma das maneiras usadas para reduzir o aumento aparente da resistência elétrica devido ao efeito é o uso de vários condutores trançados, ao invés de um único miolo.
  • L'effetto pelle (in inglese skin effect) è la tendenza di una corrente elettrica alternata a distribuirsi dentro un conduttore in modo non uniforme: la sua densità è maggiore sulla superficie ed inferiore all'interno. Questo comporta un aumento della resistenza elettrica del conduttore particolarmente alle alte frequenze. In altre parole, una parte del conduttore non viene utilizzata: è come se non esistesse. Questo comporta maggiore dissipazione di potenza a parità di corrente applicata o una minore corrente a parità di tensione applicata (legge di Ohm). Il fenomeno venne spiegato, per la prima volta, da Lord Kelvin nel 1887; inoltre anche Nikola Tesla studiò il problema.
  • Скин-ефект или повърхностен ефект се нарича ефекта на намаляване на амплитудата на електромагнитните вълни в зависимост от честотата при тяхното проникване в дълбочина на проводящата среда. Като резултат от този ефект, променливият ток с по-висока честота при протичането си не се разпределя равномерно в цялото сечение на проводника, а се разпределя със значителна плътност предимно в повърхностния слой.
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  • On considère un cylindre de rayon a et de longueur infinie. On se place en régime harmonique, le cylindre étant parcouru par un courant alternatif sinusoïdal de pulsation ω. L'étude en régime harmonique se fait en prenant la transformée de Fourier des équations de Maxwell. L'équation de Maxwell-Faraday en régime harmonique s'écrit : : L'équation de Maxwell-Ampère s'écrit : : dans lesquelles * E est le vecteur champ électrique * B est le vecteur induction magnétique * H est le vecteur champ magnétique * J est le vecteur densité de courant Il faut adjoindre à ces équations la loi de magnétisation du matériau : μ étant la perméabilité magnétique absolue du matériau, ainsi que la loi d'Ohm dans le conducteur, sous sa forme locale : : σ étant la conductivité électrique du matériau. Faisant l'hypothèse que le conducteur est homogène, ces deux paramètres μ et σ sont constant dans le matériau, ce qui permet de multiplier l'équation de Maxwell-Faraday par la conductivité électrique : et de même, l'équation de Maxwell-Ampère peut être multipliée par la perméabilité magnétique : On se place dans un système de coordonnées cylindriques dont les variables seront notées , z étant l'axe de symétrie du cylindre. Dans ce système de coordonnées on fait les hypothèses suivantes sur la densité de courant : * le vecteur densité de courant est dirigé suivant l'axe du cylindre * la densité de courant ne varie pas suivant l'axe du cylindre * la densité de courant est parfaitement axisymétrique, elle ne dépend donc pas de l'angle θ. Ces hypothèses amènent à écrire le vecteur densité de courant sous la forme suivante : : Si l'on prend le rotationnel de l'équation de Maxwell-Faraday, on trouve : : soit, en utilisant une relation d'analyse vectorielle : Étant donnée les hypothèses faites sur le vecteur densité de courant, on a , et donc : En coordonnées cylindriques, la composante axiale du Laplacien s'écrit : : En posant et en multipliant par r2, la densité de courant doit vérifier l'équation aux limites suivante : : Si l'on effectue le changement de variable , l'équation précédente se met sous la forme d'une équation de Bessel homogène : : Afin d'assurer la continuité du courant en r = 0, on recherche des solutions de cette équation sous la forme , J0 étant la fonction de Bessel de première espèce d'ordre 0. Ainsi, on aura : : j0 étant une constante. On peut par ailleurs détailler la constante k : δ étant l'épaisseur de peau précédemment définie par , et de même : et donc, finalement, la densité de courant est donnée par : ber et bei étant les fonctions de Kelvin-Bessel d'ordre zéro. Le courant total à travers la section est alors défini par : : Notons Ber et Bei les primitives suivantes, qui peuvent s'évaluer au moyen d'une série : : Avec ces notations, on peut alors exprimer le courant total sous une forme plus compacte : On peut calculer de même le courant circulant dans l'épaisseur comprise entre la surface et le rayon r : : et donc finalement la fonction de répartition du courant ayant pour origine r=0 la surface du conducteur est donnée par l'expression suivante : :
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  • Démonstration
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  • L’effet de peau ou effet pelliculaire (ou plus rarement effet Kelvin) est un phénomène électromagnétique qui fait que, à fréquence élevée, le courant a tendance à ne circuler qu'en surface des conducteurs. Ce phénomène d'origine électromagnétique existe pour tous les conducteurs parcourus par des courants alternatifs. Il provoque la décroissance de la densité de courant à mesure que l'on s'éloigne de la périphérie du conducteur.
  • Скин-эффект (поверхностный эффект) — эффект уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды. В результате этого эффекта, например, переменный ток высокой частоты при протекании по проводнику распределяется не равномерно по сечению, а преимущественно в поверхностном слое.
  • Скин-ефект или повърхностен ефект се нарича ефекта на намаляване на амплитудата на електромагнитните вълни в зависимост от честотата при тяхното проникване в дълбочина на проводящата среда. Като резултат от този ефект, променливият ток с по-висока честота при протичането си не се разпределя равномерно в цялото сечение на проводника, а се разпределя със значителна плътност предимно в повърхностния слой.
  • Het skineffect is het verschijnsel dat in geleiders waarin een wisselstroom loopt, de stroomdichtheid hoger wordt met het naderen van het oppervlak van de geleider. Dit komt doordat een wisselstroom ook een wisselflux heeft. Aangezien deze zijn oorzaak tegenwerkt, is ze in het midden van de geleider tegenwerkend en werkt ze aan de rand mee.
  • Zjawisko naskórkowości (ang.: skin effect) – zjawisko występujące w obwodach prądu przemiennego, powodujące, że gęstość prądu przy powierzchni przewodnika jest większa, niż w jego wnętrzu. Zjawisko naskórkowości wpływa na wzrost wartości efektywnej rezystancji AC przewodnika, powodując wzrost powstających w nim strat mocy. Wielkością charakteryzującą zjawisko naskórkowości jest głębokość wnikania (pola magnetycznego lub prądu do przewodnika).
  • L'effetto pelle (in inglese skin effect) è la tendenza di una corrente elettrica alternata a distribuirsi dentro un conduttore in modo non uniforme: la sua densità è maggiore sulla superficie ed inferiore all'interno. Questo comporta un aumento della resistenza elettrica del conduttore particolarmente alle alte frequenze. In altre parole, una parte del conduttore non viene utilizzata: è come se non esistesse.
  • Skin effect is the tendency of an alternating electric current (AC) to become distributed within a conductor such that the current density is largest near the surface of the conductor, and decreases with greater depths in the conductor. The electric current flows mainly at the "skin" of the conductor, between the outer surface and a level called the skin depth.
  • Der Skin-Effekt (von engl. Skin für Haut), auch Stromverdrängung, ist ein Effekt in von höherfrequentem Wechselstrom durchflossenen elektrischen Leitern, durch den die Stromdichte im Inneren eines Leiters niedriger ist als in äußeren Bereichen.Er tritt in relativ zur Skin-Tiefe dicken Leitern und auch bei elektrisch leitfähigen Abschirmungen und Leitungsschirmen auf.
  • L'efecte pel·licular va ser descrit per primera vegada, el 1883, pel matemàtic Horace Lamb en el cas de conductors circulars, Oliver Heaviside, el 1885, ho generalitzà a conductors de qualsevol geometria.L'efecte pel·licular, també anomenat efecte skin, consisteix en la tendència del corrent altern a acumular-se en la part més externa del conductor, d'aquí prové la derivació anglesa del nom, ja que el corrent tendeix a marxar cap a la pell (skin en anglès) del conductor.
  • Efeito pelicular (Skin effect em inglês) é um efeito caracterizado pela repulsão entre linhas de corrente eletromagnética, criando a tendência desta fluir na superfície do condutor elétrico. Este efeito é proporcional à intensidade de corrente, frequência e das características magnéticas do condutor. É somente encontrado em sistemas de corrente alternada.
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  • Effet de peau
  • Efecte pel·licular
  • Efecto pelicular
  • Efeito pelicular
  • Effetto pelle
  • Naskórkowość
  • Skin efekt
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  • Skin-Effekt
  • Skineffect
  • Скин-ефект
  • Скин-эффект
  • 表皮効果
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