Efecto Pelicular1
Efecto pelicular» es un fenómeno que ocurre en los conductores que transportan la corriente eléctrica alterna, y como resultado, la densidad de la corriente eléctrica que pasa a través del conductor aumenta en las capas del conductor que están más cerca de su superficie exterior y cuanto más nos acercamos radialmente al centro del conductor, la densidad de la corriente que pasa se hace menor y finalmente alcanza el nivel más bajo posible en su línea central (eje del conductor).
La intensidad de este fenómeno aumenta con el aumento de la frecuencia de la corriente alterna que transmite del conductor y viceversa, de modo que finalmente, en la corriente eléctrica continua (corriente DC – frecuencia cero), el efecto pelicular llega a cero. Y la densidad de corriente que se transmite del conductor es igual en todos los puntos.
Los siguientes dibujos muestran la densidad de la corriente eléctrica que pasa por el conductor que transporta la corriente eléctrica alterna en diferentes frecuencias:
La causa del efecto pelicular
La razón de este fenómeno se remonta a la»ley de Lenz2«. Es evidente que el paso de una corriente alterna por un conductor crea campos magnéticos alternos en el tiempo con líneas concéntricas cuyo eje se sitúa en el interior y el exterior del conductor. Según la ley de Lenz, cuando la amplitud de la corriente eléctrica variable cambia con el tiempo que pasa por el conductor, se crean nuevas corrientes eléctricas esta vez de forma cerrada en los planos perpendiculares al campo magnético dentro del conductor a ambos lados del eje del conductor y el campo magnético causado por estas corrientes enfrenta los cambios causados por el campo magnético causado por la corriente principal en el interior del conductor.
Evidentemente, cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente alterna que se transmite, será mayor y más rápida la aparición de este fenómeno.
Efecto de proximidad3
El «Efecto de proximidad» es un fenómeno con el mismo origen que el «efecto pelicular» que explica sobre los conductores próximos de la corriente eléctrica y la concentración de su densidad de corriente eléctrica en el espacio dentro de ellos.
El «Efecto de proximidad» indica que, si dos conductores portadores de corriente estén próximos entre sí y sean afectados por campos magnéticos externos de cada uno, en caso de que las corrientes que los atraviesan tengan la misma dirección, la densidad de sus corrientes eléctricas será mayor en direcciones opuestos y viceversa, si las corrientes que los atraviesan no estén en la misma dirección, la densidad de sus corrientes eléctricas será más concentrada en sus direcciones opuestos.
Relaciones y cuantidades relacionadas con el efecto pelicular y la proximidad
De forma similar a las reglas y principios que rigen al efecto pelicular, en el efecto de proximidad de conductores próximos, con el aumento de la frecuencia de la corriente eléctrica que los atraviesa, el «efecto de proximidad» se sentirá de forma más notable.
Para formular el efecto pelicular y la proximidad, se han definido una serie de cuantidades y relaciones matemáticas para ellos y en esta sección presentaremos algunas de ellas.
El primero es la distribución de la densidad de la corriente eléctrica a lo largo de la sección del conductor. Como se ha mencionado anteriormente, debido al efecto pelicular, la densidad de la corriente que atraviesa el conductor es mayor en las zonas más próximas a la superficie exterior y disminuye gradualmente a medida que se aproxima al centro del conductor, y la intensidad de esta cuestión con el aumento de la frecuencia de la corriente que atraviesa eel conductor, se siente más, según las relaciones experimentales obtenidas, la distribución de la densidad de la corriente en la sección transversal del conductor es en forma de exponencial y una función de la frecuencia de la corriente que lo atraviesa. La siguiente relación muestra la cantidad de densidad del corriente que pasa a través de la sección transversal del conductor en relación con la distancia espacial desde su superficie exterior:
En la relación anterior J0, es la densidad de la corriente que pasa en los puntos de la superficie del conductor (la cantidad máxima de densidad) y δ es una cantidad que se define como «profundidad de penetración de la corriente pelicular», de hecho, manteniendo la distancia a la profundidad de penetración de la corriente pelicular de la superficie del conductor, la densidad de la corriente que pasa del conductor alcanza el 37% de su valor en la superficie del conductor. Las siguientes relaciones muestran que la distancia de la profundidad de penetración de la corriente pelicular desde la superficie del conductor, la cantidad de la corriente que pasa a través de la sección transversal del conductor hasta ese punto es el 63% de la corriente total.
Nota:
1- Skin Effect
2- Lenz’s Law
3- Proximity Effect
