표피효과는 왜일어나는지 궁금합니다.

Question

전선에 흐르는 주파수가 높아지면 전선의 바깥부분으로 흐르는 표피효과가 발생된다는데요. 왜 표피효과가 발생되는지 그 원리가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.

표피효과는 전선에 전류가를 흘릴 때 전선의 중심보다는 도체의 표면으로 몰려 흐르는 것을 말합니다.

도체에 전류가 흐르면 도체내의 전류 밀도분포는 균일하지 않고 중심부에서 적게 흐르고 표면으로 증가하는 성질을 갖습니다

이것은 전선의 중심을 흐르는 전류가 만드는 전자속과 쇄교하므로 전선 단면 내의 중심부일 수록 자력선 쇄교수가 커져서 인덕컨스가 증가하게 되면서 ​중심부로 갈수록 리액턴스가 증가되어 전류가 잘 흐르지 못하게 되므로 전류는 도체 표면으로 증가하는 현상이 발생하게 되는 것 입니다

​표피효과는 직류에서는 발생하지 않고 교류에서만 발생합니다.

감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

표피효과는 전선에 흐르는 전류가 전선의 표면에 집중되어 흐르는 현상을 말합니다. 주파수가 높아지면 전선의 내부에서 전류가 흐를 때 발생하는 자속이 커지고, 이 자속이 전류와 쇄교하여 전류의 흐름을 방해합니다. 따라서 전류는 전선의 표면에 집중되어 흐르게 됩니다. 표피효과의 원리를 이해하기 위해서는 전선에 흐르는 전류가 전선의 내부에서 어떻게 흐르는지 살펴볼 필요가 있습니다. 전류가 흐르는 도체는 자기장을 형성합니다. 이 자기장은 전류의 방향에 따라 반시계 방향 또는 시계 방향으로 흐릅니다. 주파수가 높아지면 전선의 내부에서 전류가 흐를 때 발생하는 자속이 커집니다. 이 자속은 전류와 쇄교하여 전류의 흐름을 방해합니다. 따라서 전류는 전선의 표면에 집중되어 흐르게 됩니다.