Paritian

Eletricidade

Calculadora da Profundidade de Penetração (Efeito Pelicular)

A que profundidade a corrente alternada circula de facto num condutor a uma dada frequência, o maior fio que compensa usar e uma estimativa da resistência a mais em CA.

Resultados

Profundidade de penetração 0,206288 mm
Maior fio que compensa usar (2δ) 0,412577 mm
Resistência em CA face a CC (estimativa) 1,53 ×
Como varia
Profundidade de penetraçãoFrequência 10 – 500. Profundidade de penetração: 0,652341 → 0,092255Profundidade de penetração00,20,40,60,8100200300400500Frequência (kHz)

A linha tracejada marca o valor que escreveu.

O que faz esta ferramenta

A corrente alternada não usa o fio todo: as correntes de Foucault que ela própria induz empurram-na para a superfície, e a densidade de corrente cai num fator e a cada profundidade de penetração. No cobre essa profundidade é de cerca de 9 mm a 50 Hz, mas só uns 0,2 mm a 100 kHz e 6,5 µm a 100 MHz, e é por isso que os transformadores das fontes comutadas usam fio de Litz e os condutores de rádio são muitas vezes tubos prateados. Um material magnético encolhe-a muito mais, e o aço tem uma profundidade bem menor do que o cobre apesar de resistir mais. A razão de resistências trata a corrente como se enchesse um anel com uma profundidade de espessura — uma boa estimativa quando o fio tem várias profundidades de diâmetro.

Fórmula

δ = √(ρ ÷ (π f μ₀ μᵣ))

Variáveis

SímboloSignificadoUnidade
fFrequênciakHz
roResistividadenΩ·m
mrPermeabilidade relativa µr—
dwDiâmetro do condutormm
DProfundidade de penetraçãomm
MSMaior fio que compensa usar (2δ)mm
RRResistência em CA face a CC (estimativa)×

Exemplo resolvido

  • Frequência100 kHz
  • Resistividade16,8 nΩ·m
  • Permeabilidade relativa µr1
  • Diâmetro do condutor1 mm
  • Profundidade de penetração0,206288 mm
  • Maior fio que compensa usar (2δ)0,412577 mm
  • Resistência em CA face a CC (estimativa)1,53 ×

Limitações

  • O resultado é uma estimativa baseada apenas nos valores que introduziu. Situações reais incluem muitas vezes fatores que esta calculadora desconhece.
  • Os valores por defeito são referências típicas e não medições da sua situação. Substitua-os pelos seus próprios dados sempre que os tiver.