O que é o efeito de pele?

A profundidade do cobre na engenharia elétrica

Como mencionado anteriormente, o efeito pelicular é onde a corrente alternada tende a evitar a passagem pelo centro de um condutor sólido, limitando-se à condução próximo à superfície.

Isso efetivamente limita a área do condutor transversal disponível para transportar o fluxo de elétrons alternados, aumentando a resistência desse condutor acima do que seria normalmente para a corrente contínua:

Efeito de pele:a profundidade de pele diminui com o aumento da frequência.



A resistência elétrica do condutor com toda a sua área transversal em uso é conhecida como “resistência DC”. A “resistência AC” do mesmo condutor refere-se a um valor maior resultante do efeito de pele.

Como você pode ver, em altas frequências, a corrente CA evita viajar através da maior parte da área da seção transversal do condutor. Com o propósito de conduzir a corrente, o fio pode muito bem ser oco!

Condutores ocos em aplicações de RF

Em algumas aplicações de rádio (antenas, mais notavelmente) esse efeito é explorado. Uma vez que as correntes de radiofrequência (“RF”) AC não viajariam pelo meio de um condutor de qualquer maneira, por que não usar apenas hastes de metal ocas em vez de fios de metal sólidos e economizar peso e custo? (Veja a figura abaixo.)

A maioria das estruturas de antena e condutores de energia de RF são feitos de tubos de metal ocos por esse motivo.

Na foto a seguir, você pode ver alguns grandes indutores usados ​​em um circuito de transmissão de rádio de 50 kW. Os indutores são tubos ocos de cobre revestidos com prata, para excelente condutividade na "pele" do tubo:

Indutores de alta potência formados a partir de tubos ocos.

Como a bitola do fio afeta a frequência e a resistência efetiva

O grau em que a frequência afeta a resistência efetiva de um condutor de fio sólido é impactado pela bitola desse fio. Como regra, os fios de calibre grande exibem um efeito de pele mais pronunciado (mudança na resistência de DC) do que os fios de calibre pequeno em qualquer frequência.

A equação para aproximar o efeito cutâneo em altas frequências (maior que 1 MHz) é a seguinte:







A tabela abaixo fornece valores aproximados do fator “k” para vários tamanhos de fio redondo. fator “k” para vários tamanhos de fio AWG.


tamanho do medidor fator k tamanho do medidor fator k 4 / 0124.5834.82 / 099.01027.61 / 088.01417.6269.81810.9455.5226.86647.9--


Por exemplo, um comprimento de fio de bitola 10 com uma resistência DC ponta a ponta de 25 Ω teria uma resistência AC (efetiva) de 2,182 kΩ a uma frequência de 10 MHz:







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