Indringdiepte / skineffect

Het skineffect is het verschijnsel dat in geleiders waarin een wisselstroom loopt de stroomdichtheid hoger wordt met het naderen van het oppervlak van de geleider. De sterkte van het skineffect neemt toe met de frequentie van de wisselstroom. Het skineffect speelt daarom vooral een rol bij radiofrequente (RF) wisselstromen, wat we kunnen zien aan de volgende cijfers. Bij een frequentie van 50 Hz is de (effectieve) indringdiepte ongeveer 1 cm, bij 10 kHz is de (effectieve) indringdiepte al minder dan 1 mm en bij 10 Mhz is de (effectieve) indringdiepte nog maar 20 ?m, wat inhoudt dat bij deze laatste frequentie de stroom eigenlijk slechts aan het oppervlak loopt. Het gevolg van het skineffect is dat de weerstand van een geleider sterk toeneemt bij hogere frequenties.

Het skineffect is in het algemeen nadelig, maar vindt ook praktische toepassing. Brengt men een werkstuk dat aan het oppervlak een warmtebewerking (oppervlakte harding) moet ondergaan, in een hoogfrequent veld, dan zal ten gevolge van het skineffect alleen aan het oppervlak een stroom lopen en daar warmteontwikkeling geven.

Formule voor het berekenen van de indringdiepte:

In deze formule: f in hertz is de frequentie van het magnetisch veld, µc in Henry/meter is de permeabiliteit van het materiaal, ?c in Siemens/meter is de soortelijke geleiding van het materiaal. De is de indringdiepte in meters.

De in de figuur gegeven indringdiepten gelden bij 20oC. De neiging van de stroom, om zich aan de rand te concentreren treedt ook op bij het inductief verwarmen. Naarmate de indringdiepte kleiner wordt dan de afmetingen van het product, wordt de buitenkant het product sneller warm dan het inwendige.