Calculando Skin Depth

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O Skin Effect é um fenômeno onde a corrente elétrica alternada não flui uniformimente com respeito a seção cruzada (cross-section) do elemento condutor, como um fio.

Revisado em: Janeiro de 2021.

A densidade de corrente é alta próxima a superfície do condutor e diminui exponencialmente com o aumento da distância da superfície.

“Skin Depth” faz referência ao ponto em que a densidade de corrente atinge aproximadamente 37% do seu valor na superfície do condutor. Calculando a “skin depth” requer a frequência do sinal AC e a resistividade e permeabilidade relativa do material condutor. Para usar a calculadora, selecione o material e entre a frequência. A resistividade e permeabilidade do material selecionado será preenchido automáticamente.

Equação de Calculo do Skin Depth

\[\delta = \sqrt{\frac{\rho}{\pi f_{o} \mu_{r} \mu_{o}}}\]

$\delta$ => Skin Depth
$\rho$ => Resistividade
$f_{o}$ => Frequência do Sinal
$\mu_{r}$ => Permeabilidade Relativa
$\mu_{o}$ => permeabilidade do ar = $4π \times 10^{-7}$

Selecione o Material:
Resistividade $\rho$		(μΩ cm)
Permeabilidade Relativa $\mu_{r}$
Frequência $f_{o}$

Skin Depth $\delta$

(μm)

Aplicações do Skin Depth

Skin depth é uma forma conveniênte para identificar a região do condutor em que a a maior parte da corrente flui. É desnecessário (ou, em alguns casos, desperdício) usar um fio com um raio significativamente maior que o Skin Depth, porque a maior parte da corrente flui na região da Skin Depth, independentemente do tamanho do condutor.

O conceito de Skin Depth, pode ser melhor apreciado com a ajuda de um exemplo do mundo real. Considere sinais de RF para WiFi ou Bluetooth, que operam a 2,4 GHz. Usando a calculadora, vemos que a skin depth de um condutor de cobre é de 1,331 micrômetros. Isso significa que, mesmo com um fio muito fino (por exemplo, 30 AWG), apenas uma pequena fração do fio transporta uma quantidade significativa de corrente.