рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Энергетика
/
Особенности сопротивления проводников на высоких частотах

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Особенности сопротивления проводников на высоких частотах

Особенности сопротивления проводников на высоких частотах - раздел Энергетика, Проводниковые материалы На Высоких Частотах Имеет Место Неравномерное Распределение Электрического То...

На высоких частотах имеет место неравномерное распределение электрического тока по сечению проводника: плотность тока максимальна на поверхности и уменьшается в глубине проводника. Такое явление называют поверхностным эффектом (скин-эффектом). Неравномерное распределение тока связано с влиянием магнитного поля того же самого проводника. Сцепленный с проводником магнитный поток пропорционален току:

Ф = L^. I (4.22)

где L - индуктивность проводника; І - ток

Изменение магнитного потока вызывает появление э.д.с. самоиндукции.

E_L= - L· dI/dt (4.23)

Если ток изменяется по синусоидальному закону, то индуцированная э.д.с. пропорциональна частоте:

E_L= - ω ·L· I_m· cos(ωt) (4.24)

Ее направление противоположно электрическому току и тормозит его изменение согласно закону Ленца.

При прохождении электрического тока переменное магнитное поле возникает, как внутри проводника так и снаружи. Потокосцепление будет максимальным для центральной части проводника и минимальным на поверхности. Поэтому э.д.с. самоиндукции максимальна в центре проводника и минимальна на поверхности. Это уменьшает плотность тока в центре проводника. С ростом частоты происходит “вытягивание” тока к поверхности.

Если в проводнике принять направление тока за ось Х, а нормаль к поверхности за ось Z, тогда распределение тока по сечению проводника:

j_Х(Z) = І₀ ^.е^{(- Z/}^D⁾ (4.25)

где І₀ - плотность тока на поверхности;

D - глубина проникновение тока в проводник (толщина скин-слоя).

То есть ширина скин-слоя - это поверхностная толщина проводника, за пределами которой плотность тока уменьшается в е раз

Δ = [ 2/ (ωσμμ₀)]^1/2(4.26)

где μ₀ - магнитная постоянная

μ - магнитная проницаемость.

σ - удельная электропроводность.

ω - угловая частота поля.

Величина R_Sдля плоского проводника бесконечной толщины определяется из выражения:

, (4.27)

где g удельная проводимость металла.

Выражение (4.23) показывает, что активное сопротивление плоского проводника бесконечной толщины при скин-эффекте R_Sравно сопротивлению плоского проводника толщиной D для постоянного тока, или что тоже самое, активное сопротивление проводника с экспоненциально убывающим распределением плотности тока равно сопротивлению проводника толщиной D с равномерным распределением тока.

При достаточно больших частотах ток проводит только поверхностный пласт проводника, поэтому его сопротивление значительно выше, чем для постоянного тока. Так, при частоте 50 Гц для меди D @ 1 см, для 1МГц - 80 мкм, для 10 МГц - 30 мкм, 100 МГц - 7 мкм, 1000 МГц - 3 мкм.

Вот почему поверхность СВЧ проводников играет значительную роль. Поверхность СВЧ проводников покрывают серебром, поскольку серебро имеет минимальное удельное сопротивление из всех металлов, а сам проводник делают пустотелым. Кроме того, покрытие серебром способствует защите от коррозии.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Проводниковые материалы

Основные сведения о проводниковых материалах... Виды проводников Твердые проводники являются важнейшими проводниковыми...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Особенности сопротивления проводников на высоких частотах

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Виды проводников
К проводниковым материалам относятся вещества, основным свойством которых является электропроводность. Проводниками электрического тока могут служить твердые тела, жидкости, а при соответствующих у

Свойства проводниковых материалов и зависимость их от состава и внешних факторов.
К основным свойствам проводниковых материалов относятся: Удельная проводимость или обратная ей величина – удельное сопротивление; Температурный коэффициент удельного сопроти

Особенности сопротивления тонких металлических пленок
Металлические пленки широко используются в микроэлектронике, как межэлементные соединения, контак

Явление сверхпроводимости
Сверхпроводимость является одним из фундаментальных свойств вещества. Сверхпроводимость проявляет

Материалы с высокой электропроводностью
К материалам этого типа предъявляют следующие требования: удельное сопротивление в нормальных условиях меньше 0,1 мкОм×м; достаточно высокие механические свойства (предел прочности при растяж

Алюминий
Алюминий имеет удельное сопротивление большее, чем медь, поэтому для того же самого тока площадь поперечного сечения алюминиевого проводника должна быть на 30% больше. Но прокатанный алюмини

Типы монтажных и обмоточных проводов
Все провода подразделяют на монтажные, обмоточные и микропровода. Монтажные провода используются для соединения элементов схем, поэтому они имеют изолированную оболочку. Она бывает

Материалы для нагревателей
Требования к материалам, которые используются в нагревателях, такие: · Высокое удельное сопротивление, которое необходимо для достижения большой температуры в маленьком объеме. ·

Материалы для изготовления резисторов
Требования к материалам, которые используются для изготовления резисторов, следующие: · Достаточно высокое удельное сопротивление. Это необходимо для уменьшения габаритов и

Р 1-4-0,5-10 кОм ± 1% А-Б-В ОЖО.467.157ТУ
— постоянный, непроволочный, регистрационный номер 4; мощность рассеяния 0,5 Вт; номинальное сопротивление 10 кОм; допуск 1%; группа шумов - А, группа ТКО - Б, всеклиматическое выполнение - В; техн

Тугоплавкие металлы
К тугоплавким проводникам относят металлы с температурой плавления больше 1700 ОС. Как правило, они являются химически устойчивыми при низких температурах, но при повышен

Легкоплавкие металлы
К ним относят металлы с температурой плавления не более 400 ОС. Это ртуть, галлий, индий, кадмий, цинк, свинец, олово. Применение и свойства таких металлов очень

Неметаллические проводники
К ним относят материалы на основе углерода и оксидов металлов. В качестве первых следует указать природный графит, сажу, пиролитический углерод и бор

Композитные проводниковые материалы
Они представляют смесь проводникового наполнителя с диэлектрической связкой. Изменением состава и характера распределения компонентов можно в довольно широких границах изменять электрические свойст

Проводниковые материалы на основе оксидов.
Некоторые оксиды металлов имеют относительно низкое сопротивление вследствие нарушения стехиометрического состава. Прежде всего, это оксид олова SnО2 и индия In2O3.

Припои и флюсы
Припои - это специальные сплавы, которые используют при пайке. Пайку осуществляют, если необходимо получить механически крепкий (иногда герметичный) шов, или электрический ко