一金屬板上A B兩點如與直流電源連線,電流是否僅在AB直線上存在?為什麼?電流的大致分布是怎樣的?

時間 2021-05-31 05:06:13

1樓:david xiang

在計算導線的電阻和電感時,假設電流是均勻分布於他的截面上。嚴格說來,這一假設僅在導體內的電流變化率(di/dt)為零時才成立。另一種說法是,導線通過直流(dc)時,能保證電流密度是均勻的。

但只要電流變化率很小,電流分布仍可認為是均勻的。對於工作於低頻的細導線,這一論述仍然是可確信的。但在高頻電路中,電流變化率非常大,不均勻分布的狀態甚為嚴重。

高頻電流在導線中產生的磁場在導線的中心區域感應出最大的電動勢。由於感應的電動勢在閉合電路中產生感應電流,在導線中心的感應電流最大。因為感應電流總是在減小原來電流的方向,它迫使電流只限於靠近導線外表面處。

這樣,趨膚效應應使導線型傳輸線在高頻(微波)時效率很低,因為訊號沿它傳送時,衰減很大。對金屬零件進行高頻表面淬火,是趨膚效應在工業中應用的例項。

趨膚效應解析

導體中的交變電流在趨近導體表面處電流密度增大的效應。在直長導體的截面上,恆定的電流是均勻分布的。對於交變電流,導體中出現自感電動勢抵抗電流的通過。

這個電動勢的大小正比於導體單位時間所切割的磁通量。

以圓形截面的導體為例,愈靠近導體中心處,受到外面磁力線產生的自感電動勢愈大;愈靠近表面處則不受其內部磁力線消長的影響,因而自感電動勢較小。這就導致趨近導體表面處電流密度較大。由於自感電動勢隨著頻率的提高而增加,趨膚效應亦隨著頻率提高而更為顯著。

趨膚效應使導體中通過電流時的有效截面積減小,

從而使其有效電阻變大。

趨膚效應還可用電磁波向導體中透入的過程加以說明。電磁波向導體內部透入時,因為能量損失而逐漸衰減。當波幅衰減為表面波幅的e-1倍的深度稱為交變電磁場對導體的透入深度。

以平面電磁波對半無限大導體的透入為例,透入深度為方程式中ω為角頻率,γ為導體的電導率,μ為磁導率。可見透入深度的大小與成反比。電磁波在導體中的波長為2z0,趨膚效應是否顯著也可以由導體尺寸與其中電磁波波長的比較來判斷。

如果導體的厚度較導體中這一波長大,趨膚效應就顯著。

就是說對於直流電,分布如同樓上李同學的圖;

而對於交流電,則有嚮導體表面積中的趨勢。

2樓:李志恒

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