Effetto pelle

[Moren0]

Salve a tutti , sono Moreno e sono nuovo del forum. Studio Elettrotecnica all'ITIS e sono al quarto anno.
Dopo la presentazione arriva il mio quesito. Qualche giorno fa il prof di impianti ci ha parlato delle perdite addizionali. Il punto è che non ho ben capito come mai in alternata le cariche non si distribuiscono come in continua ?

[Russell]

in realtà in continua non c'è quella gran differenza, non sono 2 cose separate, ma quello è un po' un caso particolare.
l'effetto pelle fa' si che la distribuzione della corrente decresce esponenzialmente via via che si entra dentro il mezzo, e questo andamento interessa una 'pelle' dallo spessore inversamente proporzionale alla frequenza.
Piu' alta è la frequenza piu' l'effetto pelle è superficiale... piu' bassa è la frequenza piu' in profondità si scenderà... al limite, a frequenza nulla (corrente continua), la profondità è infinita, ovvero hai la distribuzione omogenea sul conduttore.

Piuttosto posso pensare che in realtà vuoi dare una spiegazione all'effetto pelle in se' ... ma questo non è propio banale, e richiede un po' studio. Forse puoi toglierti qualche perplessità trovando alcuni dettagli qui se vuoi:
https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_pelle

[IsidoroKZ]

... come mai in alternata le cariche non si distribuiscono come in continua ?

Le cariche sono praticamente sempre al loro posto, il conduttore e` quasi perfettamente neutro. Quello che cambia e` la distribuzione della corrente (velocita` media delle cariche).

Per avere una idea del perche' dell'effetto pelle (idea qualitativa, non e` una spiegazione precisa) bisogna conoscere la legge di Biot e Savart e la definizione di induttanza come energia immagazzinata nel campo magnetico. Se sai queste due cose posso provare a giustificare l'effetto pelle.

[Moren0]

Per avere una idea del perche' dell'effetto pelle (idea qualitativa, non e` una spiegazione precisa) bisogna conoscere la legge di Biot e Savart e la definizione di induttanza come energia immagazzinata nel campo magnetico. Se sai queste due cose posso provare a giustificare l'effetto pelle.

Conosco la legge di biot e savart e anche come l'energia viene immagazzinata in un induttanza

[IsidoroKZ]

Quella che segue non e` una dimostrazione che richiede equazioni di Maxwell e equazioni d'onda, ma una giustificazione elettrotecnica, alla buona che FORSE fa vedere perche' c'e` l'effetto pelle.

Mi serviranno alcuni messaggi e alcune risposte da parte tua.

Cominciamo a considerare due conduttori, uno piccolo, cilindro pieno in cui scorre una corrente I, e un altro piu` grande, cilindrico, cavo, e supponiamo (ma non e` importante) che la sezione dei due conduttori sia uguale, cioe` le due aree rosse siano uguali. Ho provato a disegnare la situazione in questa figura

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Quanto vale il campo magnetico H alla distanza R nei due casi? La distanza R e` presa dal centro della figura. I conduttori sono rotondi per semplicita` di calcoli, ma l'effetto pelle capita su conduttori di qualunque forma.

Per semplicita` che verra` dopo, possiamo prendere il raggio del primo conduttore pari a 5mm, il raggio esterno del secondo conduttore di 15mm e la distanza R a 25mm dal centro. Il disegno non e` proprio in scala, ma mi serve solo per dare un'idea del caso che sto trattando.

[Moren0]

Quanto vale il campo magnetico H alla distanza R nei due casi?

Bè il campo magnetico vale H = I / (2 * pigreco * R)

[IsidoroKZ]

Si`, giusto ed e` uguale in tutti e due i casi.

Seconda domanda: c'e` piu` "volume" di campo magnetico nel caso di sinistra o nel caso di destra?

Com'e` nei due casi il campo a distanza 10mm dal centro?

[Moren0]

Seconda domanda: c'e` piu` "volume" di campo magnetico nel caso di sinistra o nel caso di destra?

Allora per me nel secondo caso, perché la forma del conduttore essendo cava crea un campo magnetico nel suo interno e nel suo esterno che avranno all'incirca la stessa intensità. Mentre il primo crea un campo magnetico che via via allontanandosi perde di intensità.

Com'e` nei due casi il campo a distanza 10mm dal centro?

Nel primo avrò che il campo H1 = I/(2 * pi * 5[mm]), H2 = I /(2 * pi * 5[mm]). Quindi uguale intensità.

[IsidoroKZ]

Chiedo scusa, mi ero perso la risposta!

C'e` qualcosa che non va. Avevo chiesto il campo a 10mm dal centro, che vuol dire che nel primo caso sei fuori dal conduttore, e quindi H=I/(2 pi 10mm), mentre nel secondo caso sei dentro al buco del conduttore, come ho provato a disegnare qui

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Per trovare il campo nei due casi devi guardare quanta corrente circonda il percorso tratteggiato. TIeni presente che la corrente scorre solo nel conduttore disegnato in rosso.

Nel caso di sinistra la corrente dentro al cerchio tratteggiato vale I, quindi il campo e` I/(2 pi 10mm), e nel secondo caso?

[Moren0]

Nel caso di sinistra la corrente dentro al cerchio tratteggiato vale I, quindi il campo e` I/(2 pi 10mm), e nel secondo caso?

Nel secondo caso all'intero del cerchio tratteggiato non c'è nulla quindi H = 0