Wenn Strom durch einen Leiter fließt, dann sucht sich dieser den Weg des geringsten Widerstands. Bei Stromfluss entstehen innerhalb eines Leiters magnetische Felder, die durch Induktion eine Gegenspannung generieren. Die Größe dieser Gegenspannung ist abhängig von der Frequenz und nimmt von der Leitermitte zur Leiteroberfläche hin exponentiell ab und ist an der Leiteroberfläche praktisch nicht mehr vorhanden.

<< Anzeige >>

Reduzierung des effektiven Leiterquerschnitts durch den Skin-Effekt

Der Strom wird mit steigender Frequenz durch die selbst induzierten Magnetfelder aus der Leitermitte hin zur Oberfläche verdrängt. Dieser Verdrängungseffekt, der mit steigender Frequenz immer ausgeprägter wird, heißt Skineffekt und wirkt sich bei Hochfrequenz so aus, dass sich die Elektronen in der Leitermitte praktisch nicht mehr bewegen und die Stromdichte nach außen hin zunimmt, und zwar soweit bis der gesamte Strom nur noch an der Leiteroberfläche fließt.

Abhängigkeit der Eindringtiefe beim Skin-Effekt von der Frequenz

Der Skineffekt tritt bereits bei niedrigen Frequenzen ein und zeigt sich in der Eindringtiefe. Eine Frequenzverdoppelung entspricht einer Halbierung der Eindringtiefe. So beträgt beispielsweise die Eindringtiefe bei einem Kupferdraht bei 500 kHz 0,1 mm, bei 50 MHz nur noch 0,01 mm. Der Skineffekt hat zur Folge, dass der effektive Leiterquerschnitt ab- und gleichzeitig der Leiterwiderstand zunimmt.

Kompensieren lässt sich der Skineffekt durch die Vergrößerung der Leiteroberfläche, was bei Hochfrequenz- und Lautsprecherkabeln durch den Einsatz von Litze geschieht, deren Oberfläche um ein Vielfaches größer ist als das einer vergleichbaren kompakten Ader.

Ein weiterer Stromverdrängungseffekt ist der Proximity-Effekt, der bei eng beieinander liegenden Leitungen auftritt.