電路中電阻和截面積的確成反比
電路中電阻和截面積的確成反比,但是,在某些情況下,自由電子又會(huì)趨近于導(dǎo)線表面運(yùn)動(dòng),這時(shí)的電阻和截面不完全成反比。
電流流過(guò)導(dǎo)線存在穩(wěn)定階段和變化階段。
單根導(dǎo)線,相當(dāng)于匝數(shù)為0的電感線圈,既然是電感線圈,就會(huì)存在自感電動(dòng)勢(shì)。
然而自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙原電流的變化,所以就會(huì)影響導(dǎo)線中的自由電子運(yùn)動(dòng)分布。
當(dāng)導(dǎo)線電流發(fā)生變化時(shí),越靠近導(dǎo)線截面圓心自感磁通量越大;
所以越靠近導(dǎo)線截面圓心自感電動(dòng)勢(shì)越大,引起自由電子趨近于導(dǎo)線表面運(yùn)動(dòng)。這種現(xiàn)象就叫做‘趨膚效應(yīng)’,效應(yīng)的強(qiáng)度就是‘趨膚深度’。
通過(guò)上面的探討我們得出這樣的結(jié)論
1、當(dāng)導(dǎo)線中電流的大小和方向恒定不變時(shí),自由電子在導(dǎo)線中的運(yùn)動(dòng)是均勻分布的,即:電路中電阻和截面成反比。
2、當(dāng)導(dǎo)線中電流的大小或方向發(fā)生改變時(shí),自由電子在導(dǎo)線中的運(yùn)動(dòng)是趨近于導(dǎo)線表面分布的,即:自由電子是在導(dǎo)線表面運(yùn)動(dòng)。
------------------【延伸閱讀】------------------
什么是‘自感電動(dòng)勢(shì)’?
自感電動(dòng)勢(shì)就是線圈或?qū)w本身電流變化引起的磁通變化,從而在線圈中所引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

自感電動(dòng)勢(shì)的方向:它總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化。當(dāng)電流增大時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)與原來(lái)電流方向相反,阻礙電流增大;當(dāng)電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相同,阻礙電流減小。注意,“阻礙”’不是“阻止”,“阻礙”其實(shí)是“延緩”,使回路中原電流的變化緩慢一些。
自感電動(dòng)勢(shì)的大小:由導(dǎo)體本身和通過(guò)導(dǎo)體的電流變化的快慢速度共同決定。在恒電流電路中,只有在通/斷電的瞬間才會(huì)出現(xiàn)自感電動(dòng)勢(shì)。
什么是‘趨膚效應(yīng)’?
在計(jì)算導(dǎo)線的電阻時(shí),假設(shè)電流是均勻分布在截面上的。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)這一假設(shè)僅在導(dǎo)體內(nèi)的電流變化率為零的時(shí)候才成立。換句話說(shuō),導(dǎo)線通過(guò)直流電流(Idc)時(shí),幾乎電流密度是均勻的,或者在電流的變化率很小的時(shí)候,電流分布仍可認(rèn)為是均勻的。對(duì)于工作于低頻電流環(huán)境下的細(xì)導(dǎo)線,這仍然是可確信的。

但在高頻電流環(huán)境下,電流的變化率非常大,電流密度不均勻分布的狀態(tài)尤為嚴(yán)重。
高頻電流使導(dǎo)線的中心區(qū)域感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)。然而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在閉合電路中,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,在導(dǎo)線中心的感應(yīng)電流*大。由于感應(yīng)電流總是在減小原來(lái)電流的方向,所以它迫使電流只限于靠近導(dǎo)線外表面流動(dòng),這就是‘趨膚效應(yīng)’。趨膚效應(yīng)產(chǎn)生的原因主要是變化的電磁場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生了渦流電場(chǎng),與原來(lái)的電流相抵消。
什么是‘趨膚深度’?
趨膚效應(yīng)是使導(dǎo)體的有效電阻增加的一種效應(yīng)。當(dāng)交變電流頻率越高,趨膚效應(yīng)越顯著。
當(dāng)頻率很高的交變電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí),可以認(rèn)為電流只在導(dǎo)線表面上很薄的一層中流過(guò),這等效于導(dǎo)線的截面減小有效電阻增大。

趨膚深度是導(dǎo)線表面向圓心滲透,有電流流過(guò)的那部分導(dǎo)體材料的深度。
既然導(dǎo)線的中心部分幾乎沒(méi)有電流通過(guò),就可以把這中心部分除去以節(jié)約材料。因此,在高頻電路中可以采用空心導(dǎo)線代替實(shí)心導(dǎo)線。