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Efecto pelicular (skin) y
apantallamiento magnético
Experimentos Electromagnéticos
2008
Motivación
• Cuando V no depende de t:
R es constante en toda la sección del conductor
(la densidad de portadores es constante)
• Cuando V depende de t:
Debido a la presencia de un campo magnético variable
R NO es constante en toda la sección del conductor y
los portadores se concentran en la superficie del
conductor
(la distribución de portadores depende de
características intrínsecas del condictor y de la
frecuencia de la corriente variable)
1
Motivación
• Como consecuencia de la variación del campo
magnético, los campos externos inducen
corrientes que alteran la señales que atraviesan
los conductores (ej: equipos de audio). Resulta
necesario aislar las corrientes inducidas por los
campos externos (blindaje magnético).
• Un criterio para evaluar la generación de
corrientes “inducidas” está dado por el efecto
pelicular (skin).
Determinación de la profundidad
de penetración para una corriente
variable.
• De acuerdo a las Ec. de Maxwell, la solución
para la propagación del campo eléctrico
tranversal ET por un conductor está dada por:
ET = ET0 e − k0 zA
Donde k0 es el vector de onda y z aumenta en la dirección (transversal) de
penetración y A está dado por:
( )
1/ 2
2


 1 + σ εω − 1 
A=

2




σ: condictividad eléctrica
ω: frecuencia de la señal
ε: permitividad eléctrica
2
Determinación de la profundidad
de penetración para una corriente
variable.
Si la conductividad es baja (comparada con εω):
εω >> σ
⇒
A→0
(no existe atenuación)
Si la conductividad es alta (comparada con εω):
εω << σ
⇒
A≠0
(existe atenuación: efecto pelicular)
( )
1/ 2
2


 1 + σ εω − 1 
A=

2




σ: condictividad eléctrica
ω: frecuencia de la señal
ε: permitividad eléctrica
Determinación de la profundidad
de penetración para una corriente
variable.
( )
1/ 2
2


 1 + σ εω − 1 
A=

2






≈


(σ εω )− 1 
1/ 2
2
≈



σ
2εω
Si la conductividad es alta (comparada con εω):
εω << σ
⇒
A≠0
(existe atenuación: efecto pelicular)
( )
1/ 2
2


 1 + σ εω − 1 
A=

2




σ: condictividad eléctrica
ω: frecuencia de la señal
ε: permitividad eléctrica
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Determinación de la profundidad
de penetración para una corriente
variable.
( )
1/ 2
2


 1 + σ εω − 1 
A=

2






≈


(σ εω )− 1 
1/ 2
2
Introduciendo la permeabilidad magnética
como:
v=
1
µ
≈
σ
2εω
, que se relaciona con la permitividad
µε
Y considerando que v = ω
e



− k 0 zA
k resulta:
=e
− k0 z
σ
2εω
=e
− z
2
σµω
=e
−z
λs
Determinación de la profundidad
de penetración para una corriente
variable.
Es:
λS =
2
σµω
la profundad de penetración “skin”.
λS corresponde a la distancia para la cual la intensidad del campo disminuye en un
factor igual a
1
e
e
:
− k 0 zA
ET ( z = λS ) = ET0 / e
=e
− k0 z
σ
2εω
=e
− z
2
σµω
=e
−z
λs
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Experimento
Vinducida
Aislamiento magnético
Vo
Arreglo experimental utilizado
J.W. McDouwall
Am. Journal of Physics 44(10) (1976) 978
Experimento
•
Objetivo:
Determinar la profundidad de penetración de skin λS
mediante:
a)
Medida de la variación de Vo/Vinducida para diferentes
espesores del blindaje magnético (magnetic shielding).
b)
A través de la medida de la resistividad del material
aislante y utilizando la definición:
λS = 2σµω
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