交流电流趋肤效应如何产生

当直流电流通过导线时，电流在导线截面上是均匀分布的。但当通过交流电特别是高频交流电时，电流分布就不再是均匀的，而是越接近导线表面处电流密度越大，越靠近导线中心，则电流密度越小，这种现象称为交流电流的趋肤效应。

交流电流趋肤效应的产生可以用下图加以解释。

上图是一个放大的圆形导线截面，可以想象它是由许多截面相同的“细导线”扎在一起而组成。当交流电流通过导线时，由于对称的关系，磁力线在导线内外都是一些同心圆，如上图中虚线所示。当磁通变化时，就要在各细导线中引起感应电动势。对于靠近导线中心的细导线(图中A处)所有的磁力线都将与之环链，因而A处的感应电动势就大。这就相当于A处的电感大,感抗大。而对于导线边缘的细导线(图中B处)，仅外部磁力线与之环链，内部磁通则不与它环链，因此当磁通变化时，感应电动势就小，相当于B处的电感小、感抗小。这样，靠近中心处感抗大，电流就小。越接近边缘，感抗逐渐减小，电流密度也逐渐增大，形成了电流的趋肤效应。

由于趋肤效应的影响，高频电流比较集中地分布在导线表面，而导线内部电流密度较小。在频率很高的情况下，导线中心几乎没有电流，这实际上等于减少了导线的有效截面，所以导线电阻增大了。这种现象随着频率的增高和导线截面的加大而更为显著。因此导线对直流的电阻(欧姆电阻)和对交流的电阻(有效电阻)在数值上是有差别的。

在50Hz工频电流情况下，铜导线的直径若不超过1cm，有效电阻与欧姆电阻的比值为1.0017。这时由于趋肤效应而增加的电阻很小，常常忽略不计。而在高频电流情况下，有效电阻将成倍地增加。为了充分利用有色金属，通过高频电流的导线常做成管形。有时则将多股互相绝缘的导线紧密地绞合在一起，制成编织线使用。在长距离传输线上，如果传输的信号频率很高，这时由于趋肤效应显著，传输线损耗大大增加，因而对传输的信号频率有一定的限制。

交流电流的趋肤效应也可以为人们所利用。工业上的高频淬火以及金属表面硬化处理等，就是应用趋肤效应的实际例子。