Скин-эффект

Сообщение №65355 от Cuatro 02 мая 2011 г. 09:10
Тема: Скин-эффект


>Токовый скин-эффект проявляет себя в проводящих средах всюду где есть изменение тока! Я не оговорился что речь о токовом скин-эффекте, т.к. существует ещё и магнитный скин-эффект, который приходится учитывать при расчётах эффективного сечения магнитопроводов электромагнитных элементов.
>Поскольку проявление скин-эффекта связано с динамикой тока, то очевидным ожидать, что даже на синусоидальном токе скорость изменения силового тока dI/dt=var - переменна и определяется выражением dI/dt=ω*Im*cos(ω*t), где функция cos(ω*t) и определяет скорость изменения тока при данной ω. Т.е. видно что в каждый момент времени dI/dt=var и соответственно вариабельно и магнитное поле этого тока, вызывающее соответствующие токи Фуко во внутренней массе проводника с их магнитными противополями, чем и объясняют проявление скин-эффекта. Поскольку "толщина" скин-слоя, при данном ω, зависит в каждый момент времени от функции cos(ω*t), то вполне резонно сосинусную модуляцию толщины скин-слоя, содержащего в себе носители зарядов рассматривать как поперечную пространственную (радиальную) модуляцию зарядов. Исходя из этого вполне резонно эту поперечную пространственную модуляцию рассматривать как поперно текущий переменный косинусоидальный ток, т.е. реактивный по отношению к основному - через проводник, опережающему – емкостному!
>Если есть поперечные/радиальные переменные токи, то есть и соответствующие им магнитные поля, способные наводить соответствующие токи Фуко в высокопроводящих материалах, приближаемых к токонесущему проводнику извне! А это уже может быть полезно использовано при корректировке отрицательного влияния скин-эффекта на сигнал с измерительного шунта. Практика охвата быстроходного резистивного элемента токового шунта высокопроводящим материалом, с использованием тонких и прочных изолирующих материалов, например, полиимидных плёнок, исполняемых с толщинами даже до единиц микрон, существенно снижает отрицательное влияние скин-эффекта на измерения. Проверялось предположение сопутствующего емкостного шунтирования резистивной части шунта внешним проводящим цилиндром, но при столь низкоомных шунтах, например, 3,3*10^-6 Ом и вносимой ёмкости в 1,44*10^-9 ф даёт постоянную времени всего в 4,21*10^-14 с, что явно несущественно при регистрируемых процессах в единицах и десятках наносекунд, т.е. …эффект явно в ином!
>Что думают физики о возможности использовании этого эффекта и в других приложениях?


Отклики на это сообщение:

>
> >Токовый скин-эффект проявляет себя в проводящих средах всюду где есть изменение тока! Я не оговорился что речь о токовом скин-эффекте, т.к. существует ещё и магнитный скин-эффект, который приходится учитывать при расчётах эффективного сечения магнитопроводов электромагнитных элементов.
> >Поскольку проявление скин-эффекта связано с динамикой тока, то очевидным ожидать, что даже на синусоидальном токе скорость изменения силового тока dI/dt=var - переменна и определяется выражением dI/dt=ω*Im*cos(ω*t), где функция cos(ω*t) и определяет скорость изменения тока при данной ω. Т.е. видно что в каждый момент времени dI/dt=var и соответственно вариабельно и магнитное поле этого тока, вызывающее соответствующие токи Фуко во внутренней массе проводника с их магнитными противополями, чем и объясняют проявление скин-эффекта. Поскольку "толщина" скин-слоя, при данном ω, зависит в каждый момент времени от функции cos(ω*t), то вполне резонно сосинусную модуляцию толщины скин-слоя, содержащего в себе носители зарядов рассматривать как поперечную пространственную (радиальную) модуляцию зарядов. Исходя из этого вполне резонно эту поперечную пространственную модуляцию рассматривать как поперно текущий переменный косинусоидальный ток, т.е. реактивный по отношению к основному - через проводник, опережающему – емкостному!
> >Если есть поперечные/радиальные переменные токи, то есть и соответствующие им магнитные поля, способные наводить соответствующие токи Фуко в высокопроводящих материалах, приближаемых к токонесущему проводнику извне! А это уже может быть полезно использовано при корректировке отрицательного влияния скин-эффекта на сигнал с измерительного шунта. Практика охвата быстроходного резистивного элемента токового шунта высокопроводящим материалом, с использованием тонких и прочных изолирующих материалов, например, полиимидных плёнок, исполняемых с толщинами даже до единиц микрон, существенно снижает отрицательное влияние скин-эффекта на измерения. Проверялось предположение сопутствующего емкостного шунтирования резистивной части шунта внешним проводящим цилиндром, но при столь низкоомных шунтах, например, 3,3*10^-6 Ом и вносимой ёмкости в 1,44*10^-9 ф даёт постоянную времени всего в 4,21*10^-14 с, что явно несущественно при регистрируемых процессах в единицах и десятках наносекунд, т.е. …эффект явно в ином!
> >Что думают физики о возможности использовании этого эффекта и в других приложениях?

Лично я ничего не понял - много слов, но нет ключевых формул.
Давайте начнём с простейшей плоской задачи. Рассмотрим скин-эффект для проводника, занимающего полупространство . По нему в направлении оси течёт переменный ток с линейной (приходящейся на единицу длины по ) плотностью , т.е. на поверхности металла при магнитное поле есть (в СГС). В этом случае в установившемся состоянии объёмная плотность тока в поводнике есть , где - удельная проводимость материала проводника. Во все моменты времени он течёт исключительно вдоль поверхности проводника по оси . Толщиной скин-слоя принято называть . Она не зависит от времени.
А теперь, пожалуйста, повторите, что хотели сказать на этом примере.


> >
> > >Токовый скин-эффект проявляет себя в проводящих средах всюду где есть изменение тока! Я не оговорился что речь о токовом скин-эффекте, т.к. существует ещё и магнитный скин-эффект, который приходится учитывать при расчётах эффективного сечения магнитопроводов электромагнитных элементов.
> > >Поскольку проявление скин-эффекта связано с динамикой тока, то очевидным ожидать, что даже на синусоидальном токе скорость изменения силового тока dI/dt=var - переменна и определяется выражением dI/dt=ω*Im*cos(ω*t), где функция cos(ω*t) и определяет скорость изменения тока при данной ω. Т.е. видно что в каждый момент времени dI/dt=var и соответственно вариабельно и магнитное поле этого тока, вызывающее соответствующие токи Фуко во внутренней массе проводника с их магнитными противополями, чем и объясняют проявление скин-эффекта. Поскольку "толщина" скин-слоя, при данном ω, зависит в каждый момент времени от функции cos(ω*t), то вполне резонно сосинусную модуляцию толщины скин-слоя, содержащего в себе носители зарядов рассматривать как поперечную пространственную (радиальную) модуляцию зарядов. Исходя из этого вполне резонно эту поперечную пространственную модуляцию рассматривать как поперно текущий переменный косинусоидальный ток, т.е. реактивный по отношению к основному - через проводник, опережающему – емкостному!
> > >Если есть поперечные/радиальные переменные токи, то есть и соответствующие им магнитные поля, способные наводить соответствующие токи Фуко в высокопроводящих материалах, приближаемых к токонесущему проводнику извне! А это уже может быть полезно использовано при корректировке отрицательного влияния скин-эффекта на сигнал с измерительного шунта. Практика охвата быстроходного резистивного элемента токового шунта высокопроводящим материалом, с использованием тонких и прочных изолирующих материалов, например, полиимидных плёнок, исполняемых с толщинами даже до единиц микрон, существенно снижает отрицательное влияние скин-эффекта на измерения. Проверялось предположение сопутствующего емкостного шунтирования резистивной части шунта внешним проводящим цилиндром, но при столь низкоомных шунтах, например, 3,3*10^-6 Ом и вносимой ёмкости в 1,44*10^-9 ф даёт постоянную времени всего в 4,21*10^-14 с, что явно несущественно при регистрируемых процессах в единицах и десятках наносекунд, т.е. …эффект явно в ином!
> > >Что думают физики о возможности использовании этого эффекта и в других приложениях?

> Лично я ничего не понял - много слов, но нет ключевых формул.
> Давайте начнём с простейшей плоской задачи. Рассмотрим скин-эффект для проводника, занимающего полупространство . По нему в направлении оси течёт переменный ток с линейной (приходящейся на единицу длины по ) плотностью , т.е. на поверхности металла при магнитное поле есть (в СГС). В этом случае в установившемся состоянии объёмная плотность тока в поводнике есть , где - удельная проводимость материала проводника. Во все моменты времени он течёт исключительно вдоль поверхности проводника по оси . Толщиной скин-слоя принято называть . Она не зависит от времени.
> А теперь, пожалуйста, повторите, что хотели сказать на этом примере.

Приведя ряд формул, как я понимаю в оных, Вы хотите сказать, что когда мы пропускаем через проводник прямоугольные импульсы тока, то даже на плоской вершине импульсов ток протекает в скин-толщине проводника? А теперь представьте что растёт коэффициент заполнения периода импульсов γ=t/T вплоть до величин, близких к единице, т.е. протекающий ток почти постоянный и по Вашему представлению он каким-то образом учитывает, что есть такая круговая частота повторения импульсов ω и на плоской вершине импульса, длящейся почти период следования, т.е. когда γ=t/T~1 и чем это удерживается поток зарядов в толще скин-слоя? Каким механизмом можно объяснить эдакую память об ω? Почему же тогда именно на фронте и спаде прямоугольных импульсов тока через шунт проявляет себя скин-эффект, в виде соответствующих выбросов и не индуктивных, т.к. они ничтожны при практических индуктивностях коаксиальных шунтов Lш.~1,2 нс и дополнительная RC-цепочка на выходных, потенциальных выходах шунта полностью подавляет микроиндуктивные выбросы?!
Полагаю, что данные формулы описывают весьма статичную, т.е.усреднённую за период картину толщины скин-слоя, удовлетворяющую реальным измерениям существовавшими на период освоения знаний по скин-эффекту приборами, естественно инерционными и контролирующие действующие значения величин, носящих интегральный/тепловой характер! А обратитесь к осциллографии быстропротекающих процессов и Вы заметите, что велась и ведётся нешуточная борьба с этим эффектом в шунтах; методом использования плёночных резистивных элементов, с толщиной dпл.<<δ, исполнения оных без немагнитных примесей, методом дифференциального двойного шунта, где последовательно соединены 2 геометрически одинаковых элемента и только один из них резистивен и сигнал обрабатывается диффусилителем, введением на потенциальных концах корректирующих RC-цепочек?
В последней приведённой формуле Вы можете заменить ω через выражение производной и получите в этой формуле входящую в неё косинусную функцию, что опять охарактеризует динамику толщины скин-слоя. Так каким образом эта формула опишет динамику прямоугольного импульса и когда это поймёте, то можно будет легко вернуться и к синусоидальному сигналу.
Ведь сам эффект скин-слоя связан с динамикой тока в проводнике и не просто с установившейся ω, а именно с dI/dt, а оная на переменных токах и импульсных - варьируется в широких пределах!


> > >
> > > >Токовый скин-эффект проявляет себя в проводящих средах всюду где есть изменение тока! Я не оговорился что речь о токовом скин-эффекте, т.к. существует ещё и магнитный скин-эффект, который приходится учитывать при расчётах эффективного сечения магнитопроводов электромагнитных элементов.
> > > >Поскольку проявление скин-эффекта связано с динамикой тока, то очевидным ожидать, что даже на синусоидальном токе скорость изменения силового тока dI/dt=var - переменна и определяется выражением dI/dt=ω*Im*cos(ω*t), где функция cos(ω*t) и определяет скорость изменения тока при данной ω. Т.е. видно что в каждый момент времени dI/dt=var и соответственно вариабельно и магнитное поле этого тока, вызывающее соответствующие токи Фуко во внутренней массе проводника с их магнитными противополями, чем и объясняют проявление скин-эффекта. Поскольку "толщина" скин-слоя, при данном ω, зависит в каждый момент времени от функции cos(ω*t), то вполне резонно сосинусную модуляцию толщины скин-слоя, содержащего в себе носители зарядов рассматривать как поперечную пространственную (радиальную) модуляцию зарядов. Исходя из этого вполне резонно эту поперечную пространственную модуляцию рассматривать как поперно текущий переменный косинусоидальный ток, т.е. реактивный по отношению к основному - через проводник, опережающему – емкостному!
> > > >Если есть поперечные/радиальные переменные токи, то есть и соответствующие им магнитные поля, способные наводить соответствующие токи Фуко в высокопроводящих материалах, приближаемых к токонесущему проводнику извне! А это уже может быть полезно использовано при корректировке отрицательного влияния скин-эффекта на сигнал с измерительного шунта. Практика охвата быстроходного резистивного элемента токового шунта высокопроводящим материалом, с использованием тонких и прочных изолирующих материалов, например, полиимидных плёнок, исполняемых с толщинами даже до единиц микрон, существенно снижает отрицательное влияние скин-эффекта на измерения. Проверялось предположение сопутствующего емкостного шунтирования резистивной части шунта внешним проводящим цилиндром, но при столь низкоомных шунтах, например, 3,3*10^-6 Ом и вносимой ёмкости в 1,44*10^-9 ф даёт постоянную времени всего в 4,21*10^-14 с, что явно несущественно при регистрируемых процессах в единицах и десятках наносекунд, т.е. …эффект явно в ином!
> > > >Что думают физики о возможности использовании этого эффекта и в других приложениях?

> > Лично я ничего не понял - много слов, но нет ключевых формул.
> > Давайте начнём с простейшей плоской задачи. Рассмотрим скин-эффект для проводника, занимающего полупространство . По нему в направлении оси течёт переменный ток с линейной (приходящейся на единицу длины по ) плотностью , т.е. на поверхности металла при магнитное поле есть (в СГС). В этом случае в установившемся состоянии объёмная плотность тока в поводнике есть , где - удельная проводимость материала проводника. Во все моменты времени он течёт исключительно вдоль поверхности проводника по оси . Толщиной скин-слоя принято называть . Она не зависит от времени.
> > А теперь, пожалуйста, повторите, что хотели сказать на этом примере.

> Приведя ряд формул, как я понимаю в оных, Вы хотите сказать, что когда мы пропускаем через проводник прямоугольные импульсы тока, то даже на плоской вершине импульсов ток протекает в скин-толщине проводника? А теперь представьте что растёт коэффициент заполнения периода импульсов γ=t/T вплоть до величин, близких к единице, т.е. протекающий ток почти постоянный и по Вашему представлению он каким-то образом учитывает, что есть такая круговая частота повторения импульсов ω и на плоской вершине импульса, длящейся почти период следования, т.е. когда γ=t/T~1 и чем это удерживается поток зарядов в толще скин-слоя? Каким механизмом можно объяснить эдакую память об ω? Почему же тогда именно на фронте и спаде прямоугольных импульсов тока через шунт проявляет себя скин-эффект, в виде соответствующих выбросов и не индуктивных, т.к. они ничтожны при практических индуктивностях коаксиальных шунтов Lш.~1,2 нс и дополнительная RC-цепочка на выходных, потенциальных выходах шунта полностью подавляет микроиндуктивные выбросы?!
> Полагаю, что данные формулы описывают весьма статичную, т.е.усреднённую за период картину толщины скин-слоя, удовлетворяющую реальным измерениям существовавшими на период освоения знаний по скин-эффекту приборами, естественно инерционными и контролирующие действующие значения величин, носящих интегральный/тепловой характер! А обратитесь к осциллографии быстропротекающих процессов и Вы заметите, что велась и ведётся нешуточная борьба с этим эффектом в шунтах; методом использования плёночных резистивных элементов, с толщиной dпл.<<δ, исполнения оных без немагнитных примесей, методом дифференциального двойного шунта, где последовательно соединены 2 геометрически одинаковых элемента и только один из них резистивен и сигнал обрабатывается диффусилителем, введением на потенциальных концах корректирующих RC-цепочек?
> В последней приведённой формуле Вы можете заменить ω через выражение производной и получите в этой формуле входящую в неё косинусную функцию, что опять охарактеризует динамику толщины скин-слоя. Так каким образом эта формула опишет динамику прямоугольного импульса и когда это поймёте, то можно будет легко вернуться и к синусоидальному сигналу.
> Ведь сам эффект скин-слоя связан с динамикой тока в проводнике и не просто с установившейся ω, а именно с dI/dt, а оная на переменных токах и импульсных - варьируется в широких пределах!

Извините, вы как-то скачете с одного на другое. В исходном послании Вы говорили исключительно о гармоническом токе. Я привёл строгое решение, из коего следует, что хотя производная от тока по времени осциллирует (тоже по гармоническому закону), но глубина скин-слоя неизменна и никаких ортогональных к поверхности проводника токов нет, т.е. Ваши исходные соображения неверны.
Тепекрь по поводу задачи с негармоническим током. Да, здесь толщина токового слоя будет варьироваться (собственно, задачу можно представить в виде совокупностей гармоник - Фурье- разложение - и ответом будет суммирование "моей" формулы с подходящими ). Тем не менее, никаих (подчёркиваю - никаких) поперечных токов опять-таки не будет.
Вы, кажется, неявно предполагаете, что если распределение зависит от и , то это означает, что появляется . Это совершенно неверно.


> > Полагаю, что данные формулы описывают весьма статичную, т.е.усреднённую за период картину толщины скин-слоя, удовлетворяющую реальным измерениям существовавшими на период освоения знаний по скин-эффекту приборами, естественно инерционными и контролирующие действующие значения величин, носящих интегральный/тепловой характер! А обратитесь к осциллографии быстропротекающих процессов и Вы заметите, что велась и ведётся нешуточная борьба с этим эффектом в шунтах; методом использования плёночных резистивных элементов, с толщиной dпл.<<δ, исполнения оных без немагнитных примесей, методом дифференциального двойного шунта, где последовательно соединены 2 геометрически одинаковых элемента и только один из них резистивен и сигнал обрабатывается диффусилителем, введением на потенциальных концах корректирующих RC-цепочек?
> > В последней приведённой формуле Вы можете заменить ω через выражение производной и получите в этой формуле входящую в неё косинусную функцию, что опять охарактеризует динамику толщины скин-слоя. Так каким образом эта формула опишет динамику прямоугольного импульса и когда это поймёте, то можно будет легко вернуться и к синусоидальному сигналу.
> > Ведь сам эффект скин-слоя связан с динамикой тока в проводнике и не просто с установившейся ω, а именно с dI/dt, а оная на переменных токах и импульсных - варьируется в широких пределах!

> Извините, вы как-то скачете с одного на другое. В исходном послании Вы говорили исключительно о гармоническом токе. Я привёл строгое решение, из коего следует, что хотя производная от тока по времени осциллирует (тоже по гармоническому закону), но глубина скин-слоя неизменна и никаких ортогональных к поверхности проводника токов нет, т.е.
Ваши исходные соображения неверны.

Я начал с гармонических, полагая, что и так ясно, что гармонический ток тоже разрагается в ряд Фурье и на каждой из гармоник глубина залегания будет своя и в таком случае придётся искать 'центр тяжести" всех этих гармоник, что, в конечном итоге, приведёт к Вами приведённым формулам, т.е. к своеобразному усреднению, а глубина "залегания" скин-слоя меняется и на гармонических токах! Далее я хотел перейти совсем уж к импульсным токам, где очевидно и без трудоёмкого процесса гармонического анализа и пр., чего стремятся по-возможности избегать даже в серьёзных работах, так что я не скакал, а видя Ваше решение понял, что надо было начинать с импульсных токов!

> Теперь по поводу задачи с негармоническим током. Да, здесь толщина токового слоя будет варьироваться (собственно, задачу можно представить в виде совокупностей гармоник - Фурье- разложение - и ответом будет суммирование "моей" формулы с подходящими ). Тем не менее, никаих (подчёркиваю - никаких) поперечных токов опять-таки не будет.
> Вы, кажется, неявно предполагаете, что если распределение зависит от и , то это означает, что появляется . Это совершенно неверно.

Чем же тогда объяснить подавление помех от скин-эффекта при надевании на проводник высокопроводящего цилиндра, изолированного от проводника, как не взаимодействием токов и магнитных полей, соответственно основного и Фуко? Конечно, можно полагать, что поскольку мы знаем, что заряды перемещаются медленно, то инерционность подобного перемещения не позволит им мгновенно менять и глубину проникновения в проводник, но тем не менее?


> > Вы, кажется, неявно предполагаете, что если распределение зависит от и , то это означает, что появляется . Это совершенно неверно.

> Чем же тогда объяснить подавление помех от скин-эффекта при надевании на проводник высокопроводящего цилиндра, изолированного от проводника, как не взаимодействием токов и магнитных полей, соответственно основного и Фуко? Конечно, можно полагать, что поскольку мы знаем, что заряды перемещаются медленно, то инерционность подобного перемещения не позволит им мгновенно менять и глубину проникновения в проводник, но тем не менее?

Вот здесь всё детально объяснено:
http://pdos.csail.mit.edu/scigen/rooter.pdf
На английском правда.
Но если поймёте, то будете самым крутым скинщиком.


> > > Полагаю, что данные формулы описывают весьма статичную, т.е.усреднённую за период картину толщины скин-слоя, удовлетворяющую реальным измерениям существовавшими на период освоения знаний по скин-эффекту приборами, естественно инерционными и контролирующие действующие значения величин, носящих интегральный/тепловой характер! А обратитесь к осциллографии быстропротекающих процессов и Вы заметите, что велась и ведётся нешуточная борьба с этим эффектом в шунтах; методом использования плёночных резистивных элементов, с толщиной dпл.<<δ, исполнения оных без немагнитных примесей, методом дифференциального двойного шунта, где последовательно соединены 2 геометрически одинаковых элемента и только один из них резистивен и сигнал обрабатывается диффусилителем, введением на потенциальных концах корректирующих RC-цепочек?
> > > В последней приведённой формуле Вы можете заменить ω через выражение производной и получите в этой формуле входящую в неё косинусную функцию, что опять охарактеризует динамику толщины скин-слоя. Так каким образом эта формула опишет динамику прямоугольного импульса и когда это поймёте, то можно будет легко вернуться и к синусоидальному сигналу.
> > > Ведь сам эффект скин-слоя связан с динамикой тока в проводнике и не просто с установившейся ω, а именно с dI/dt, а оная на переменных токах и импульсных - варьируется в широких пределах!

> > Извините, вы как-то скачете с одного на другое. В исходном послании Вы говорили исключительно о гармоническом токе. Я привёл строгое решение, из коего следует, что хотя производная от тока по времени осциллирует (тоже по гармоническому закону), но глубина скин-слоя неизменна и никаких ортогональных к поверхности проводника токов нет, т.е.
> Ваши исходные соображения неверны.

Какие именно и в чём именно? Извините, Вы так и не сформулировали внятно (по крайней мере, для меня), что утверждаете Вы.

> Я начал с гармонических, полагая, что и так ясно, что гармонический ток тоже разрагается в ряд Фурье и на каждой из гармоник глубина залегания будет своя и в таком случае придётся искать 'центр тяжести" всех этих гармоник, что, в конечном итоге, приведёт к Вами приведённым формулам, т.е. к своеобразному усреднению, а глубина "залегания" скин-слоя меняется и на гармонических токах! Далее я хотел перейти совсем уж к импульсным токам, где очевидно и без трудоёмкого процесса гармонического анализа и пр., чего стремятся по-возможности избегать даже в серьёзных работах, так что я не скакал, а видя Ваше решение понял, что надо было начинать с импульсных токов!

Я не понимаю, почему Вы, посмотрев на точное решение, продолжаете утверждать переменность толщины скин-слоя для гармонических токов.
Мне ничего не стоит выписать решение и для импульсных токов, но при такой реакции как-то теряется смысл

> > Теперь по поводу задачи с негармоническим током. Да, здесь толщина токового слоя будет варьироваться (собственно, задачу можно представить в виде совокупностей гармоник - Фурье- разложение - и ответом будет суммирование "моей" формулы с подходящими ). Тем не менее, никаих (подчёркиваю - никаких) поперечных токов опять-таки не будет.
> > Вы, кажется, неявно предполагаете, что если распределение зависит от и , то это означает, что появляется . Это совершенно неверно.

> Чем же тогда объяснить подавление помех от скин-эффекта при надевании на проводник высокопроводящего цилиндра, изолированного от проводника, как не взаимодействием токов и магнитных полей, соответственно основного и Фуко? Конечно, можно полагать, что поскольку мы знаем, что заряды перемещаются медленно, то инерционность подобного перемещения не позволит им мгновенно менять и глубину проникновения в проводник, но тем не менее?

Вы опять скачете. Я не хочу обсуждать другую задачу, ибо Вы совершенно не слушаете, что Вам говорят. Вы отказываетесь от дальнейшего разговора о стандартном скин-эффекте? Если вдруг нет, то напишите в конце концов коротко Ваши утверждения.


> > > > Полагаю, что данные формулы описывают весьма статичную, т.е.усреднённую за период картину толщины скин-слоя, удовлетворяющую реальным измерениям существовавшими на период освоения знаний по скин-эффекту приборами, естественно инерционными и контролирующие действующие значения величин, носящих интегральный/тепловой характер! А обратитесь к осциллографии быстропротекающих процессов и Вы заметите, что велась и ведётся нешуточная борьба с этим эффектом в шунтах; методом использования плёночных резистивных элементов, с толщиной dпл.<<δ, исполнения оных без немагнитных примесей, методом дифференциального двойного шунта, где последовательно соединены 2 геометрически одинаковых элемента и только один из них резистивен и сигнал обрабатывается диффусилителем, введением на потенциальных концах корректирующих RC-цепочек?
> > > > В последней приведённой формуле Вы можете заменить ω через выражение производной и получите в этой формуле входящую в неё косинусную функцию, что опять охарактеризует динамику толщины скин-слоя. Так каким образом эта формула опишет динамику прямоугольного импульса и когда это поймёте, то можно будет легко вернуться и к синусоидальному сигналу.
> > > > Ведь сам эффект скин-слоя связан с динамикой тока в проводнике и не просто с установившейся ω, а именно с dI/dt, а оная на переменных токах и импульсных - варьируется в широких пределах!

> > > Извините, вы как-то скачете с одного на другое. В исходном послании Вы говорили исключительно о гармоническом токе. Я привёл строгое решение, из коего следует, что хотя производная от тока по времени осциллирует (тоже по гармоническому закону), но глубина скин-слоя неизменна и никаких ортогональных к поверхности проводника токов нет, т.е.
> > Ваши исходные соображения неверны.

> Какие именно и в чём именно? Извините, Вы так и не сформулировали внятно (по крайней мере, для меня), что утверждаете Вы.

> > Я начал с гармонических, полагая, что и так ясно, что гармонический ток тоже разрагается в ряд Фурье и на каждой из гармоник глубина залегания будет своя и в таком случае придётся искать 'центр тяжести" всех этих гармоник, что, в конечном итоге, приведёт к Вами приведённым формулам, т.е. к своеобразному усреднению, а глубина "залегания" скин-слоя меняется и на гармонических токах! Далее я хотел перейти совсем уж к импульсным токам, где очевидно и без трудоёмкого процесса гармонического анализа и пр., чего стремятся по-возможности избегать даже в серьёзных работах, так что я не скакал, а видя Ваше решение понял, что надо было начинать с импульсных токов!

> Я не понимаю, почему Вы, посмотрев на точное решение, продолжаете утверждать переменность толщины скин-слоя для гармонических токов.
> Мне ничего не стоит выписать решение и для импульсных токов, но при такой реакции как-то теряется смысл

Да знаком я и сэтим и рядом других решений по данному вопросу, при других граничных и пр. условиях, но если следовать этим решениям, то вытекает весьма интересный (ещё с 70-х гг) вывод, что достаточно на проводник с постоянным током наложить ВЧ-составляющую, развязав, например, емкостью и сопротивление проводника постоянному току будет промодулировано, в функции вариации ω? Но до сих пор ничего о таком и не слыхивал?

> > > Теперь по поводу задачи с негармоническим током. Да, здесь толщина токового слоя будет варьироваться (собственно, задачу можно представить в виде совокупностей гармоник - Фурье- разложение - и ответом будет суммирование "моей" формулы с подходящими ). Тем не менее, никаих (подчёркиваю - никаких) поперечных токов опять-таки не будет.
> > > Вы, кажется, неявно предполагаете, что если распределение зависит от и , то это означает, что появляется . Это совершенно неверно.

> > Чем же тогда объяснить подавление помех от скин-эффекта при надевании на проводник высокопроводящего цилиндра, изолированного от проводника, как не взаимодействием токов и магнитных полей, соответственно основного и Фуко? Конечно, можно полагать, что поскольку мы знаем, что заряды перемещаются медленно, то инерционность подобного перемещения не позволит им мгновенно менять и глубину проникновения в проводник, но тем не менее?

> Вы опять скачете. Я не хочу обсуждать другую задачу, ибо Вы совершенно не слушаете, что Вам говорят. Вы отказываетесь от дальнейшего разговора о стандартном скин-эффекте? Если вдруг нет, то напишите в конце концов коротко Ваши утверждения.

Знаком я с этими решениями и дркгими и сам на практике применяю частенько, т.к. много занимаюсь электронными разработками и сейчас в области довольно высокочастотной инверторной техники, где скин-эффекты и токовые и магнитные, со всеми проводящими лентами, литцендратами и т.п. уже проели плешь!
Всё это я изучал и на отлично, и помню, но встреча с некоторыми явлениями, явно не укладывающимися в рамки принятых положений подталкивает искать иные объяснения. Просто, у Вас одно из возможных решений и вдаваться в единственное, и тем более усреднённое - почти что заниматься гармоническим анализом, со всеми его прелестями!


> > > > > Полагаю, что данные формулы описывают весьма статичную, т.е.усреднённую за период картину толщины скин-слоя, удовлетворяющую реальным измерениям существовавшими на период освоения знаний по скин-эффекту приборами, естественно инерционными и контролирующие действующие значения величин, носящих интегральный/тепловой характер! А обратитесь к осциллографии быстропротекающих процессов и Вы заметите, что велась и ведётся нешуточная борьба с этим эффектом в шунтах; методом использования плёночных резистивных элементов, с толщиной dпл.<<δ, исполнения оных без немагнитных примесей, методом дифференциального двойного шунта, где последовательно соединены 2 геометрически одинаковых элемента и только один из них резистивен и сигнал обрабатывается диффусилителем, введением на потенциальных концах корректирующих RC-цепочек?
> > > > > В последней приведённой формуле Вы можете заменить ω через выражение производной и получите в этой формуле входящую в неё косинусную функцию, что опять охарактеризует динамику толщины скин-слоя. Так каким образом эта формула опишет динамику прямоугольного импульса и когда это поймёте, то можно будет легко вернуться и к синусоидальному сигналу.
> > > > > Ведь сам эффект скин-слоя связан с динамикой тока в проводнике и не просто с установившейся ω, а именно с dI/dt, а оная на переменных токах и импульсных - варьируется в широких пределах!

> > > > Извините, вы как-то скачете с одного на другое. В исходном послании Вы говорили исключительно о гармоническом токе. Я привёл строгое решение, из коего следует, что хотя производная от тока по времени осциллирует (тоже по гармоническому закону), но глубина скин-слоя неизменна и никаких ортогональных к поверхности проводника токов нет, т.е.
> > > Ваши исходные соображения неверны.

> > Какие именно и в чём именно? Извините, Вы так и не сформулировали внятно (по крайней мере, для меня), что утверждаете Вы.

> > > Я начал с гармонических, полагая, что и так ясно, что гармонический ток тоже разрагается в ряд Фурье и на каждой из гармоник глубина залегания будет своя и в таком случае придётся искать 'центр тяжести" всех этих гармоник, что, в конечном итоге, приведёт к Вами приведённым формулам, т.е. к своеобразному усреднению, а глубина "залегания" скин-слоя меняется и на гармонических токах! Далее я хотел перейти совсем уж к импульсным токам, где очевидно и без трудоёмкого процесса гармонического анализа и пр., чего стремятся по-возможности избегать даже в серьёзных работах, так что я не скакал, а видя Ваше решение понял, что надо было начинать с импульсных токов!

> > Я не понимаю, почему Вы, посмотрев на точное решение, продолжаете утверждать переменность толщины скин-слоя для гармонических токов.
> > Мне ничего не стоит выписать решение и для импульсных токов, но при такой реакции как-то теряется смысл

> Да знаком я и сэтим и рядом других решений по данному вопросу, при других граничных и пр. условиях, но если следовать этим решениям, то вытекает весьма интересный (ещё с 70-х гг) вывод, что достаточно на проводник с постоянным током наложить ВЧ-составляющую, развязав, например, емкостью и сопротивление проводника постоянному току будет промодулировано, в функции вариации ω? Но до сих пор ничего о таком и не слыхивал?

Подробнее, пожалуйста. На мой взгляд ничего этого не следует. Не надо про развязки и ёмкости.
Возьмём плоский проводник конечной толшины, по которому течёт ток в виде суммы . Его распределение описывается простой суииой выписанных (модифицированных, конечно, вследствие именно конечной толщины) решений. Где в этой сумме влияние одного слагаемого на другое?

> > > > Теперь по поводу задачи с негармоническим током. Да, здесь толщина токового слоя будет варьироваться (собственно, задачу можно представить в виде совокупностей гармоник - Фурье- разложение - и ответом будет суммирование "моей" формулы с подходящими ). Тем не менее, никаих (подчёркиваю - никаких) поперечных токов опять-таки не будет.
> > > > Вы, кажется, неявно предполагаете, что если распределение зависит от и , то это означает, что появляется . Это совершенно неверно.

> > > Чем же тогда объяснить подавление помех от скин-эффекта при надевании на проводник высокопроводящего цилиндра, изолированного от проводника, как не взаимодействием токов и магнитных полей, соответственно основного и Фуко? Конечно, можно полагать, что поскольку мы знаем, что заряды перемещаются медленно, то инерционность подобного перемещения не позволит им мгновенно менять и глубину проникновения в проводник, но тем не менее?

> > Вы опять скачете. Я не хочу обсуждать другую задачу, ибо Вы совершенно не слушаете, что Вам говорят. Вы отказываетесь от дальнейшего разговора о стандартном скин-эффекте? Если вдруг нет, то напишите в конце концов коротко Ваши утверждения.

> Знаком я с этими решениями и дркгими и сам на практике применяю частенько, т.к. много занимаюсь электронными разработками и сейчас в области довольно высокочастотной инверторной техники, где скин-эффекты и токовые и магнитные, со всеми проводящими лентами, литцендратами и т.п. уже проели плешь!
> Всё это я изучал и на отлично, и помню, но встреча с некоторыми явлениями, явно не укладывающимися в рамки принятых положений подталкивает искать иные объяснения. Просто, у Вас одно из возможных решений и вдаваться в единственное, и тем более усреднённое - почти что заниматься гармоническим анализом, со всеми его прелестями!

Вы много говорите, ничего не сказав по сути. Упорно отказываетесь (раз эдак в третий) сделать хотя бы одно чёткое утверждение. Так не пойдёт. Единственность гарантирована теоремами урматов. Про усреднённость я вообще ничего не говорил.
Содержательный разговор будет, или эта тема - Ваш аутотренинг?


> Подробнее, пожалуйста. На мой взгляд ничего этого не следует. Не надо про развязки и ёмкости.
> Возьмём плоский проводник конечной толшины, по которому течёт ток в виде суммы . Его распределение описывается простой суииой выписанных (модифицированных, конечно, вследствие именно конечной толщины) решений. Где в этой сумме влияние одного слагаемого на другое?

> > > > > Теперь по поводу задачи с негармоническим током. Да, здесь толщина токового слоя будет варьироваться (собственно, задачу можно представить в виде совокупностей гармоник - Фурье- разложение - и ответом будет суммирование "моей" формулы с подходящими ). Тем не менее, никаих (подчёркиваю - никаких) поперечных токов опять-таки не будет.
> > > > > Вы, кажется, неявно предполагаете, что если распределение зависит от и , то это означает, что появляется . Это совершенно неверно.

> > > > Чем же тогда объяснить подавление помех от скин-эффекта при надевании на проводник высокопроводящего цилиндра, изолированного от проводника, как не взаимодействием токов и магнитных полей, соответственно основного и Фуко? Конечно, можно полагать, что поскольку мы знаем, что заряды перемещаются медленно, то инерционность подобного перемещения не позволит им мгновенно менять и глубину проникновения в проводник, но тем не менее?


> Вы много говорите, ничего не сказав по сути. Упорно отказываетесь (раз эдак в третий) сделать хотя бы одно чёткое утверждение. Так не пойдёт. Единственность гарантирована теоремами урматов. Про усреднённость я вообще ничего не говорил.
> Содержательный разговор будет, или эта тема - Ваш аутотренинг?

Наш обмен подвинул меня взяться и перепроверить экспериментально всё о чём мы тут гутарили и установил, что влияние внешнего проводящего цилиндра на толщину скин-слоя осуществляется от взаимодействия токов Фуко (с их магн. полями) внешнего проводящего цилиндра с недокомпенсированными магнитными полями от тока через резистивную часть коаксиального шунта! Т.е. толщина скин-слоя у меня меняется в функции di/dt, т.к. токи Фуко, индуцированные во внешнем цилиндре от этого и зависят (E≡ dB/dt≡dI/dt), и своим противополем, на основе влияния эффекта близости токонесущих сред, вытесняют электроны проводимости; при однонаправленных токах-на периферию плоскости системы токов, а при противотоках-в ближнюю зону плоскости системы токов!
Всё сошлось и теоретически и практически, благодарю КС за активное и грамотное участие, полагаю мы оба от этого имели знание!


> (E≡ dB/dt)

Я категорически возражаю. Доказательство в студию!
Я открыл, что rot E=-dB/dt.


> Наш обмен подвинул меня взяться и перепроверить экспериментально всё о чём мы тут гутарили и установил, что влияние внешнего проводящего цилиндра на толщину скин-слоя осуществляется от взаимодействия токов Фуко (с их магн. полями) внешнего проводящего цилиндра с недокомпенсированными магнитными полями от тока через резистивную часть коаксиального шунта! Т.е. толщина скин-слоя у меня меняется в функции di/dt, т.к. токи Фуко, индуцированные во внешнем цилиндре от этого и зависят (E≡ dB/dt≡dI/dt), и своим противополем, на основе влияния эффекта близости токонесущих сред, вытесняют электроны проводимости; при однонаправленных токах-на периферию плоскости системы токов, а при противотоках-в ближнюю зону плоскости системы токов!
> Всё сошлось и теоретически и практически, благодарю КС за активное и грамотное участие, полагаю мы оба от этого имели знание!

Всё хорошо, но Вы как-то вели себя загадочно...
Замечу, что не вполне понял и это Ваше послание. По-моему, никакого "вытеснения" электронов проводимости нет и быть не может, их концентрация в металле неизменна (практически), перераспределяется плотность тока, т.е. их скорость. Мне казалось (и кажется сейчас), что это один из ключевых моментов моего неприятия Ваших рассуждений. Вы неявно полагаете, что если изменилась конфигурация токов, то это потому, что электроны ущли отсюда туда. Ничего подобного! Просто электроны здесь скорость потеряли, а там приобрели. Я добивался строгости, из которой это всё видно...


> > Наш обмен подвинул меня взяться и перепроверить экспериментально всё о чём мы тут гутарили и установил, что влияние внешнего проводящего цилиндра на толщину скин-слоя осуществляется от взаимодействия токов Фуко (с их магн. полями) внешнего проводящего цилиндра с недокомпенсированными магнитными полями от тока через резистивную часть коаксиального шунта! Т.е. толщина скин-слоя у меня меняется в функции di/dt, т.к. токи Фуко, индуцированные во внешнем цилиндре от этого и зависят (E≡ dB/dt≡dI/dt), и своим противополем, на основе влияния эффекта близости токонесущих сред, вытесняют электроны проводимости; при однонаправленных токах-на периферию плоскости системы токов, а при противотоках-в ближнюю зону плоскости системы токов!
> > Всё сошлось и теоретически и практически, благодарю КС за активное и грамотное участие, полагаю мы оба от этого имели знание!

> Всё хорошо, но Вы как-то вели себя загадочно...

Ничего странного для обладающего большой информацией и не успевающего её переваривать, т.к. порой загадки появляются быстрее чем мы их можем осмыслить, тем более на основе существующих знаний!

> Замечу, что не вполне понял и это Ваше послание. По-моему, никакого "вытеснения" электронов проводимости нет и быть не может, их концентрация в металле неизменна (практически), перераспределяется плотность тока, т.е. их скорости.

Здесь я думаю Вы применили неудачный эквивалент концентрации электронов и их скорости, т.к. как это суть разные показатели, точнее сказать...перераспределяется плотность тока, т.е. за счёт изменения скорости переноса зарядов!

Мне казалось (и кажется сейчас), что это один из ключевых моментов моего неприятия Ваших рассуждений. Вы неявно полагаете, что если изменилась конфигурация токов, то это потому, что электроны ущли отсюда туда. Ничего подобного! Просто электроны здесь скорость потеряли, а там приобрели. Я добивался строгости, из которой это всё видно...

Очевидно и так можно обеспечить плотность тока – изменением скорости носителей заряда, но…, на сколько известно, скорость электронов – прерогатива напряжённости ускоряющего поля и если по радиусу проводника отличаются ускоряющие напряжённости поля, то мы вправе считать, что этот радиальный градиент напряжённостей поля является причиной для появления и радиальных токов, но это нас приводит снова туда откуда Вы меня уводили? Полагаю, что всё же перераспределяются сами заряды при постоянной напряжённости поля!
Во влиянии на сопротивление проводника быстрых процессов играет роль и т.наз. “эффект близости”, проявляемый через взаимовлияние токов близкорасположенных проводников, что приводит к паразитному перераспределению плотности тока по сечению проводников и это касается и шунтов, с сопутствующим скин-эффектом, их резистивной части, да и сила Ампера следствие взаимовлияния. Если удаётся, используя “эффект близости”, выровнять плотность тока по сечению резистивной части, то это обеспечит и неизменность сопротивления оной в функции ω и такое влияние оказывает приближённый проводящий цилиндр, с его Фуко-реакциями на некомпенсируемую часть поля, тем более, когда это влияние конструктивно используется противоположно действию скин-эффекта!


> > (E≡ dB/dt)

> Я категорически возражаю. Доказательство в студию!
> Я открыл, что rot E=-dB/dt.

Мусью...Вы как всегда правы!


> Очевидно и так можно обеспечить плотность тока – изменением скорости носителей заряда, но…, на сколько известно, скорость электронов – прерогатива напряжённости ускоряющего поля и если по радиусу проводника отличаются ускоряющие напряжённости поля, то мы вправе считать, что этот радиальный градиент напряжённостей поля является причиной для появления и радиальных токов, но это нас приводит снова туда откуда Вы меня уводили? Полагаю, что всё же перераспределяются сами заряды при постоянной напряжённости поля!
> Во влиянии на сопротивление проводника быстрых процессов играет роль и т.наз. “эффект близости”, проявляемый через взаимовлияние токов близкорасположенных проводников, что приводит к паразитному перераспределению плотности тока по сечению проводников и это касается и шунтов, с сопутствующим скин-эффектом, их резистивной части, да и сила Ампера следствие взаимовлияния. Если удаётся, используя “эффект близости”, выровнять плотность тока по сечению резистивной части, то это обеспечит и неизменность сопротивления оной в функции ω и такое влияние оказывает приближённый проводящий цилиндр, с его Фуко-реакциями на некомпенсируемую часть поля, тем более, когда это влияние конструктивно используется противоположно действию скин-эффекта!

Невозможно такое читать.
Даже тот документ, что я приводил, и то понятнее!!! :D


Я как и Xan не могу это осилить.

Вижу, у нас остаются принципиальные разногласия.
С моей (физической, уж извините) точки зрения скин-эффект связан с тем, что электрическое поле (ток) неоднородно распределяется по толщине проводника. То, что Вы называете "радиальным градиентом напряжённости поля" грамотные физики называют ротором поля. То, что Вы настаиваете, что происходит перераспределение плотности электронов проводимости, с точки зрения физики не лезет ни в какие ворота. То, что Вы полагаете, что наличие ротора поля должно сопровождаться радиальными токами, является грубой физической ошибкой.
Но разговор как не получается, так и не получится. Вы, извините, не могу подобрать другого слова, болтаете, ничего не предъявляя для беседы по физике. Увы ещё раз...


> Я как и Xan не могу это осилить.

А что его осиливать если Вы может быть в суть не проникли?

> Вижу, у нас остаются принципиальные разногласия.

Да разногласия всегда остаются в физике, тем более, что к решению многих задач в физике не ведёт торёная дорога, а ещё и надобно поискать метод, не противоречивый нескольким критериям сразу!

> С моей (физической, уж извините) точки зрения скин-эффект связан с тем, что электрическое поле (ток) неоднородно распределяется по толщине проводника.

Вы излагаете сейчас следствие, а не причину, а причины скин-эффекта объяснимы влиянием эффетов от токов Фуко и тем, что воображаемых глубинных нитей тока выше потокосцепление или индуктивность и в "венике" этих воображаемых нитей тока, соединённых параллельно ток перераспределяется в пользу более меньших индуктивностей, которые лежат всё более к периферии!

То, что Вы называете "радиальным градиентом напряжённости поля" грамотные физики называют ротором поля.

Не наводите тень на плетень...если межу цилиндрическими слоями проводника существует разность в напряжённостях полей, то и понятие градиента, как направления, а в цилиндре радиальное наибольшего вектора изменения величины! Для существования ротора необходимы условия его замкнутости!

То, что Вы настаиваете, что происходит перераспределение плотности электронов проводимости, с точки зрения физики не лезет ни в какие ворота.

Плотность тока-я говорю, а каким способом она будет обеспечена: изменением скорости переноса зарядов или их перераспределением ещё вопрос, т.к. для увеличения скорости электронов в одной области против параллельно соединённой другой на одинаковых участках длины этих областей необходимы разные напряжённости полей, али не так?

То, что Вы полагаете, что наличие ротора поля должно сопровождаться радиальными токами, является грубой физической ошибкой.

Я полагаю, что если и наличие, то только градиента напряжённости поля, а это и есть ускоряющий фактор!
А то весьма весёленька физика получается, если где выгодно мы объясняем градиентом, а где нет, то надобно запоминать, что там надобно не пользоваться оным - прямо конюктура!

> Но разговор как не получается, так и не получится. Вы, извините, не могу подобрать другого слова, болтаете, ничего не предъявляя для беседы по физике. Увы ещё раз...

А вот насчёт болтовни напрасно, т.к. видимо кроме теоретизирования Вы ничего своими головой и руками сделать не можете и как результат у Вас всё ясно, и понятно как младенцу, т.к. Вы не вырабатываете фактический материал для серьёзных размышлений?


Вообще-то у меня есть вполне вотребованные на практике работы по использованию эффектов скинирования в физических измерениях, и в таком ключе я говорить с Вами не буду. Мои неоднократные попытки призвать Вас "к порядку" провалились
Зря спрашиваете физиков, если не готовы беседовать физически...


Квадро, у тебя речь бессвязная.
Никто тебя не поймёт.


> Вообще-то у меня есть вполне вотребованные на практике работы по использованию эффектов скинирования в физических измерениях, и в таком ключе я говорить с Вами не буду. Мои неоднократные попытки призвать Вас "к порядку" провалились
> Зря спрашиваете физиков, если не готовы беседовать физически...

http://www.ng.ru/science/2011-05-11/11_msk.html здесь статья, которая видимо соответствует нашей ситуации, похоже, что совсем скоро представители науки перестанут друг друга понимать вообще на псевдорусском языке. Успешной изоляции!


> Квадро, у тебя речь бессвязная.
> Никто тебя не поймёт.


http://www.ng.ru/science/2011-05-11/11_msk.html здесь статья, которая видимо соответствует нашей ситуации, похоже, что совсем скоро представители науки перестанут друг друга понимать вообще на псевдорусском языке. Успешной изоляции!


> > Квадро, у тебя речь бессвязная.
> > Никто тебя не поймёт.

> Успешной изоляции!

Все вокруг виноваты, кроме тебя.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100