لماذا تصنع الكابلات الكهربية من مجموعة من الاسلاك الملفوفه حول بعضها ؟؟
يفضل في صناعة الكابلات الكهربية تقسيم مساحة مقطع الموصل الي مجوعة من الموصلات ذات مساحة مقطع اقل ،علي الرغم من ان ذلك يتطلب مجهودا اكبر في عملية الصناعة ، كل ذلك للتقليل من الظاهرة السطحية للتيار المتردد
الظاهرة السطحية skin effect
عندما يمر تيار متناوب –تيار متغير الشده والاتجاه- داخل موصل لا يتوزع بانتظام خلال مساحة مقطع موصل . التيار المتناوب يميل الي التمركز بالقرب من السطح الخارجي للموصل . هذه الظاهرة في التيار المتناوب تسمي الskin effect .
بسبب هذه الظاهرة التيار يمر من خلال مساحة مقطع حدودها السطح الخارجي ونقطه داخل الموصل تقترب منها كما هو موضح بالصورة . وهذه المساحه تتناسب تناسبا عكسيا مع التردد اي كلما زاد التردد قلت المساحه الفعليه التي يمر من خلالها التيار .
بسبب هذه الظاهرة تقل المساحه الفعاله لمقطع الموصل وهذا يؤدي الي زياده مقاومة الموصل .
العوامل التي تعتمد عليها ظاهرة ال skin effect ؟
*مساحه مقطع موصل: تزداد ظاهر الskin effect بزياده مساحه مقطع الموصل .
*التردد :تزداد ظاهرة ال skin effect بزياده التردد.
*شكل الموصل :تكون ظاهرة ال skin effect اقل في الموصل المكون من مجموعه من الموصلات الصغيرة بينما تزداد في الموصل المكون من مقطع واحد .
*نوع ماده الموصل :الموصلات الجيده والمواد عاليه النفاذيه المغناطيسيه (ferromagnetic ) تكون بها ظاهرة ال skin effect عاليه .
لماذا تحدث ظاهرة ال skin effect ؟
بفرض لدينا موصل لديه مساحه مقطع . يمكن تقسيم هذه المساحه الي مجموعه صغيرة من المساحات كل مساحه صغيرة تحمل جزءا من التيار . المحاثه (inductance) الخاصه بكل جزء من المساحات الصغيرة تتغير بتغير موقع هذه المساحات . المساحات الواقعه داخل مركز الموصل تكون محاطه بمجموعه كبيرة من خطوط الفيض المغناطيسي وبالتالي فهي تمتلك محاثه اكبر من تلك التي تمتلكها المساحات الموجوده بالقرب من السطح . بسبب كبر المحاثه داخل مركز الموصل فإن ذلك يؤدي الي كبر الممانعه (reactance) الكهربيه فإن ذلك يؤدي الي مرور التيار في السطح الخارجي – ممانعته صغيره- بنسبه اكبر من المرور بالقرب من المركز حيث الممانعه الكبيرة .
يمكن التقليل من تاثير هذه الظاهره عن طريق تقسيم الموصل الي مجموعه صغيرة من الموصلات موجوده بجوار بعضها لبعض .