什么是

理想中電子在導(dǎo)體中以平均分布的方式傳導(dǎo)流通，集膚效應(yīng)（圖右）則是電子集中在導(dǎo)體的近外膚位置上流通，使橫切面的核心部位呈現(xiàn)空泛狀態(tài)，進(jìn)而使電流輸送量減少。

    集膚效應(yīng)（又稱趨膚效應(yīng)）是指導(dǎo)體中有交流電或者交變電磁場時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的電流分布不均勻的一種現(xiàn)象。隨著與導(dǎo)體表面的距離逐漸增加，導(dǎo)體內(nèi)的電流密度呈指數(shù)遞減，即導(dǎo)體內(nèi)的電流會集中在導(dǎo)體的表面。從與電流方向垂直的橫切面來看，導(dǎo)體的中心部分電流強(qiáng)度基本為零，即幾乎沒有電流流過，只在導(dǎo)體邊緣的部分會有電流。簡單而言就是電流集中在導(dǎo)體的“皮膚”部分，所以稱為集膚效應(yīng)。產(chǎn)生這種效應(yīng)的原因主要是變化的電磁場在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生了渦旋電場，與原來的電流相抵消。 

簡介

    趨膚效應(yīng)最早在賀拉斯?蘭姆1883年的一份論文中提及，只限于球殼狀的導(dǎo)體。1885年，奧利弗?赫維賽德將其推廣到任何形狀的導(dǎo)體。趨膚效應(yīng)使得導(dǎo)體的電阻隨著交流電的頻率增加而增加，并導(dǎo)致導(dǎo)線傳輸電流時(shí)效率減低，耗費(fèi)金屬資源。在無線電頻率的設(shè)計(jì)、微波線路和電力傳輸系統(tǒng)方面都要考慮到趨膚效應(yīng)的影響。

一般來說，在給定的頻率下，使得導(dǎo)線對交流電的電阻增加百分之十的直徑大約是：以上的導(dǎo)線對交流電的電阻只對于孤立的導(dǎo)線成立。對于兩根鄰近的導(dǎo)線，交流電阻會受到鄰近效應(yīng)的影響而顯著增大。

減緩趨膚效應(yīng)的方法

    一種減緩趨膚效應(yīng)的方法是采用所謂的利茲線（源自德語：Litzendraht，意為“編織起來的線”）。利茲線采用將多條金屬導(dǎo)線相互纏繞的方法，使得電磁場能夠比較均勻地分布，這樣各導(dǎo)線上的電流分布就會較為平均。使用利茲線后，產(chǎn)生顯著趨膚效應(yīng)的頻率可以從數(shù)千赫茲提高到數(shù)兆赫茲。利茲線一般應(yīng)用在高頻交流電的傳輸中，可以同時(shí)減緩趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。

高電壓大電流的架空電力線路通常使用鋼芯鋁絞線，這樣能使鋁質(zhì)部分的工作部分溫度降低，減低電阻率，并且由于趨膚效應(yīng)，電阻率較大的鋼芯上承載極少的電流，因而無關(guān)緊要。

還有將實(shí)心導(dǎo)線換成空心導(dǎo)線管，中間補(bǔ)上絕緣材料的方法，這樣可以減輕導(dǎo)線的重量。

在傳輸?shù)念l率在甚高頻或微波級別時(shí)，一般會使用鍍銀(已知的除超導(dǎo)體外好的導(dǎo)體)的導(dǎo)線，因?yàn)檫@時(shí)趨膚深度如此之大，以至于更厚的銀層已經(jīng)是浪費(fèi)了。

其它應(yīng)用

趨膚效應(yīng)使得交變電流只通過導(dǎo)體的表面，因此電流只在其表面產(chǎn)生熱效應(yīng)。鋼鐵工業(yè)中利用趨膚效應(yīng)來為鋼進(jìn)行表面淬火，使鋼材表面的硬度增大。

    趨膚效應(yīng)也可以描述為:導(dǎo)體中交變電磁場的強(qiáng)度隨著進(jìn)入導(dǎo)體的深度而呈指數(shù)遞減，因此在防曬霜中混入導(dǎo)體微粒(一般是氧化鋅和氧化鈦)，就能使陽光中的紫外線(高頻電磁波)的強(qiáng)度減低。這便是物理防曬的原理之一。此外，趨膚效應(yīng)也是電磁屏蔽的方法之一，利用趨膚效應(yīng)可以阻止高頻電磁波透入良導(dǎo)體而作成電磁屏蔽裝置，這也是電梯里手機(jī)信號不好的原因。