تأثير جلدي (فيزياء)
تأثير سطحي أو تأثير جلدي (بالإنجليزية:Skin effect )
هو انزياح كثافة الإلكترونات قرب سطح السلك أو الكبل عند توصيل تيار متردد ، فتكون كثافة التيار في وسط السلك خفيفة عن كثافته عند السطح . يحث هذا الـاثير خاصة في الكبلات السميكة جيدة التوصيل للكهرباء وكذلك في بعض العوازل المسخدمة في التوصيل الكهربائي. زيادة التأثير الجلدي تزيد من ممانعة الكبلات المعزولة ، وتزيد مقاومة كبلات التوصيل .
كما يوجد تاثير مشابه للتأثير السطحي وينشأ بين أسلاك حاملة للتيار وتكون قريبة من بعضها البعض . هذا التأثير الثاني يسمى تأثير القرب.
ينشأ مجال مغناطيسي في داخل موصل كهربائي يحمل تيارا مستمرا مثل المجال المغناطيسي الذي ينشأ حوله. ولكن في حالة التيار المستمر تكون كثافة التيار متساوية عبر مقطع الموصل.
أما في حالة تيار متردد : تتغير قطبية التيار المار كما يتغير المجال المنغاطيسي مما يسبب نشأة تيارات دوامية تعمل على مقاومة تغير التيار فتخفض من كثافته في وسط الكبل . أي أن الإلكترونات تكون محاطة بخطوط المجال المغناطيسي في وسط الموصل أكثر من الإلكترونات القريبة من السطح . وفي حالة التيار المتردد يحث المجال المغناطيسي المتزايد في داخل الموصل ، يحث جهدا مضادا أكبر (ضغط أعلى) مما عند السطح .
فيكون الجهد المضاد أقصى ما يمكن في وسط الموصل مما يزيح التيار إلى حرف سطح الموصل . ويعمل ذلك على خفض مقطع الكبل الفعال ، وبالتالي تزداد ممانعة الموصل . وكلما زاد التردد كلما زاد هذا التأثير ، حيث يمر الجزء الأعظم من التيار في جزء رقيق تحت سطح الموصل عندما يرتفع التردد إلى تردد عالي .
ويقل التاثير الجلدي بزيادة الموصلية الكهربائية ، لذلك يكون من المناسب طلاء كابل من مادة غير جيدة التوصيل للكهرباء ، طلاؤها بمادة عالية التوصيل . لهذا يقل سمك الطبقة السطحية في الموصل المصنوع من الحديد - لأن الحديد له عدد نفاذية كبير (formula_1) - وهو لا يكون مناسبا لنقل التيار المتردد ، وعلاوة على ذلك فموصلية الحديد للكهرباء ليست عالية.
يتغير سمك الطبقة السطحية formula_2التي تتركز فيها شدة التيار formula_3 طبقا للدالة الأسية:
حيث formula_5 شدة التيار على السطح وما يعادلها من سمك formula_6 يمر فيه التيار . (نلاحظ أن الأس دائما عدد مطلق بدون وحدات ، فكلا من formula_2 و formula_8 له وحدة مليمتر أو ميكرومتر).
و يمكن اعتبارformula_8 في حالات كثيرة للموصلات الكهربائية بأنها تساوي:
formula_16 ، حيث formula_17 نفاذية الفراغ و formula_18 عدد النفاذية لمادة السلك .
هذه القيمة تعطي سمك موصل مكافيء له نفس المقاومة عند مرور تيار مستمر فيه ، مكافيء للسلك الذي يحدث فيه التأثير الجلدي عند التردد الزاوي
formula_14.
ينطبق هذا التقريب على موصل ذو مقطع دائري له نصف قطر
formula_20 بحيث يكون صغيرا بالنسبة لطول الموصل وفي نفس الوقت كبيرا بالنسبة لـformula_8 . في تلك الحالة تعطي
formula_8 العمق الذي تنخفض فيه شدة التيار إلى formula_23 .
وتوجد معادل تقريبية تعطي المقاومة الفعلية لموصل
formula_24 بالنسبة لمقاومة التيار المستمر formula_25 :
حيث formula_27.