Вихревые токи в экране распределяются неравномерно по его сечению. Это вызывается явлением поверхностного эффекта («скин-эффекта»), сущность которого заключается в том, что переменное магнитное поле ослабляется по мере проникновения в глубь металла, так как внутренние слои экранируются вихревыми токами, циркулирующими в поверхностных слоях.
Из-за поверхностного эффекта плотность вихревых токов и напряженность переменного магнитного поля по мере углубления в металл падает по экспоненциальному закону.
Плотность тока на глубине
Плотность тока на поверхности = 
(8)
где 
- показатель уменьшения поля и тока, который называется эквивалентной глубиной проникновения.
Здесь р – удельное сопротивление материала;
μо – магнитная проницаемость вакуума (μо = 1,257 *10 - 6 г/м);
μ – относительная магнитная проницаемость материала;
f- частота.
Из выражения (8) после подстановки в него значения Хо=Х следует, что на глубине Хо плотность тока и напряженность магнитного поля падает в е раз, т.е. до величины 1/2,72.
Очевидно, что величиной эквивалентной глубины проникновения удобно характеризовать экранирующий эффект вихревых токов. Чем меньше Хо, тем больший ток течет в поверхностных слоях экрана, тем больше создаваемое им обратное магнитное поле, вытесняющее из пространства, занятого экраном, внешнее поле источника наводки.
Если экран сделан из немагнитного материала, то экранирующий эффект определяется только удельным сопротивлением материала и частотой экранируемого поля.
Если экран сделан из ферромагнитного материала, то при прочих равных условиях внешним поле в нем будет индуктироваться большая э.д.с. благодаря большей концентрации магнитных силовых линий, вихревые токи увеличиваются, что приведет к меньшей глубине проникновения и к лучшему экранирующему эффекту.
Таким образом, экранирующее действие вытеснением магнитного поля, даваемое любым металлом магнитным и немагнитным, характеризуется отношением μ/р.
Так как ослабление поля в 2,72 раза на глубине Хо недостаточно для характеристики экранирующего материала, то пользуется еще двумя величинами глубины проникновения Х0,1 и Х0, 01, характеризующими падение плотности тока и напряжения поля в 10 и 100 раз от их значений на поверхности.
Для определения этих величин на основании (8) составим уравнения
решив которые, получим
(9)
В таблице 1 приведены значения глубины проникновения для различных экранирующих материалов, рассчитанные по формулам (8) и (9). Из данных таблицы следует, что для всех высоких частот, начиная с диапазона средних волн, экран из любого применяемого металла толщиной 0,5 – 1,5 мм действует весьма эффективно.
Таким образом, при выборе толщины и материала экрана следует исходить не из электрических свойств материала, а руководствоваться соображениями механической прочности, веса, жесткости, стойкости против коррозии, удобства стыковки отдельных деталей и осуществления между ними переходных контактов с малым сопротивлением, удобства пайки, сварки и пр.
Из данных таблицы видно также, что для частот выше 10 МГц медная и тем более серебряная пленка толщиной около 0,1 мм дает значительный экранирующий эффект. Поэтому на частотах свыше 10 МГц вполне допустимо применение экранов из фольгированного гетинакса или другого изоляционного материала с нанесенным на него медным или серебряным покрытием.
Значения глубины проникновения для стали с относительной магнитной проницаемостью μ=50 показывают, что и на высоких частотах сталь дает больший экранирующий эффект, чем немагнитные материалы. Однако в случае применения экранов из стали необходимо учитывать, что они могут вносить значительные потери в экранируемые цепи вследствие большого удельного сопротивления р и явлениях гистерезиса. Поэтому такие экраны применимы только в тех случаях, когда с вносимыми потерями можно не считаться.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.