Skineffekt

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.


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.

Reduzierung des effektiven Leiterquerschnitts durch den Skin-Effekt

Reduzierung des effektiven Leiterquerschnitts durch den Skin-Effekt

Der Skineffekt tritt bereits bei niedrigen Frequenzen ein und zeigt sich in der Eindringtiefe. Die Verringerung der Eindringtiefe errechnet sich aus einem Quotienten, dessen Nenner aus der Quadratwurzel der Frequenzdifferenz gebildet wird. Danach halbiert sich die Eindringtiefe bei der vierfachen Frequenz. 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.

Abhängigkeit der Eindringtiefe beim Skin-Effekt von der Frequenz

Abhängigkeit der Eindringtiefe beim Skin-Effekt von der Frequenz

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.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Skineffekt
Englisch: skin effect
Veröffentlicht: 22.03.2013
Wörter: 275
Tags: #Elektronik-Grundlagen
Links: Ader, Eindringtiefe, Frequenz, HF (Hochfrequenz), Induktion