2.5 Pinna- ja lähedusnähtus

 

Pinnanähtus. Vahelduva elektromagnetvälja mõjul jaotub ümber elektromagnetiline energia juhtme ristlõikes. Seejuures saab täheldada järgmisi nähtusi:
  • pinnanähtus;
  • lähedusnähtus;
  • mõju lähedalpaiknevatele metallosadele.

Eeltoodud nähtused muudavad elektromagnetvälja ja ahela parameetreid. Aktiivtakistus R ja mahtuvus C suurenevad ning induktiivsus L väheneb. Enim suureneb takistus R

R = R0+Rp+Rl+Rm

Valemis:

R0 - takistus alalisvoolule

Rp - takistus tulenevalt pinnanähtusest

Rl - takistus tulenevalt lähedunähtusest

Rm - metalliskadudest tulenev takistus

Pinnaefekt

 

Joonis 2.5.1 Pinnanähtus

Seesmise magnetvälja H mõjul indutseeritakse juhtmes pöörisvoolud Ip, mis vastavalt Lenz'i seadusele on suunatud vastupäeva. Soone keskel on pöörisvoolud suunatud põhivoolule vastupidises suunas ja soone välispinnal põhivooluga samas suunas. Voolude liitumise tulemusena jaotub põhivool selliselt, et soone keskel voolutihedus väheneb ja juhtme välispinnal suureneb. Sellist voolude ümberjaotumist nimetatakse pinnaefektiks ehk pinnanähtuseks. Pinnaefekt suureneb signaali sageduse, soone magnetilise läbitavuse, juhtivuse ja läbimõõdu suurenedes. Küllalt kõrge signaali sageduse korral voolab vool vaid soone välispinnal, mistõttu soone takistus suureneb (soone kasutatav ristlõige väheneb).

Lähedusnähtus (Proximity effect) tekib väliste elektromagnetväljade vastastikuse mõju toimel. Lähedusnähtuse toime on võrdeline sagedusega, materjali magnetilise läbitavusega, juhtivusega ja juhtme läbimõõduga ning oleneb juhtmete vahelisest kaugusest. Juhtmete vahemaa vähenemisel suureneb lähedusnähtus võrdeliselt kauguse ruuduga.

Lähedusnähtus

Joonis 2.5.2 Lähedusnähtus

Ühe juhtme ümber oleva muutuva magnetvälja H toimel indutseeritakse teises juhtmes emj ja selle mõjul tekivad pöörisvoolud. Teise juhtme pinnal, mis paikneb magnetvälja allikaks olevale juhtmele kõige lähemal, langeb pöörisvoolude suund kokku põhivooluga ja üldine vool sellel pinnal suureneb. Teise juhtme pinnal, mis paikneb esimesest juhtmest kõige kaugemal, on pöörisvoolude suund põhivoolule vastupidine ja üldine vool sellel pinnal väheneb. Sarnaselt muutub teist juhet läbiva voolu toimel vool ka esimeses juhtmes.

 

Lähedusnähtus 2

 

Joonis 2.5.3 Lähedusnähtuse põhjustatud voolujaotus juhtmetes erinevate voolusuundade korral.

Nähtust, mille toimel voolud juhtmete kõige lähemal paiknevatel pindadel suurenevad ja kõige kaugemal paiknevatel pindadel vähenevad, nimetatakse lähedusefektiks ehk lähedusnähtuseks. Lähedusnähtuse toime on võrdeline sagedusega, materjali magnetilise läbitavusega, juhtivusega ja juhtme läbimõõduga ning oleneb juhtmetevahelisest kaugusest. Juhtmete vahemaa vähenemisel suureneb lähedusnähtus võrdeliselt juhtmetevahelise kauguse ruuduga.