thumb|400px|Zjawisko zbliżenia w dwóch okrągłych przewodach miedzianych. Widoczny jest rozkład gęstości prądu przy częstotliwości 20 kHz. Wymuszono prąd o amplitudzie 10 A płynący w przeciwnych kierunkach. Średnica przewodu 2 mm, a odległość między ich środkami 3 mm. Zjawisko zbliżenia (ang. proximity effect) – zjawisko występujące w układzie dwóch lub więcej przewodników przewodzących prąd przemienny. Najczęściej występuje wspólnie ze zjawiskiem naskórkowości. Na skutek wzajemnego oddziaływania pomiędzy przewodnikami zmienia się w nich rozkład gęstości prądu. Jeżeli prądy płynące w sąsiednich przewodach mają przeciwne kierunki, to następuje przyciąganie nośników prądu (zbliżenie) i gęstość prądu rośnie w częściach przewodów leżących najbliżej siebie. Jeżeli prądy w przewodach mają ten sam kierunek to następuje odpychanie ładunków i gęstość prądu jest wtedy najwyższa w częściach przewodów najbardziej oddalonych od siebie. Zjawisko zbliżenia wpływa na efektywną rezystancję AC przewodów, a w związku z tym na powstające w nich straty mocy.
Przyczyna powstawania Mechanizm powstawania zjawiska zbliżenia jest podobny jak mechanizm powstawania zjawiska naskórkowości. W zjawisku naskórkowości płynący prąd generuje powstawanie pola magnetycznego, które następnie wpływa na jego rozkład. W zjawisku zbliżenia pole magnetyczne wytwarzane przez jeden przewód wpływa na rozkład prądu przewodu znajdującego się w jego sąsiedztwie. thumb|250px|Zjawisko zbliżenia – gęstość prądu w dwóch równoległych płaskich płytach, w których prądy płyną w przeciwnych kierunkach
Pole magnetyczne wytwarzane przez przewód z prądem podlega prawu dyfuzji magnetycznej zgodnie z równaniami Maxwella. Pole to wnika do przewodu, który go wytwarza, ale także do przewodów znajdujących się w jego sąsiedztwie (w zasięgu oddziaływania pola magnetycznego) na głębokość zwaną głębokością wnikania określoną wzorem:
gdzie: – częstotliwość, – przenikalność magnetyczna (bezwzględna), – przewodność przewodu (odwrotność rezystywności).
Zjawisko zbliżenia w płaskich płytach thumb|250px|Zjawisko zbliżenia w czterech równoległych przewodach z prądem płynącym w tym samym kierunku Zjawisko zbliżenia można opisać matematycznie na przykładzie dwóch przewodów w postaci płaskich płyt o szerokości i nieskończonej długości oraz grubości oddalonych od siebie o (grubość w kierunku x, długość w kierunku y, a szerokość w kierunku z kartezjańskiego układu współrzędnych). Jeżeli w płytach płyną prądy w o takich samych amplitudach i przeciwnych kierunkach (odpowiednio i ) to rozkład prądu w tych przewodach można opisać równaniem:
gdzie:
Zjawisko zbliżenia w układach wieloprzewodowych thumb|400px|Zjawisko zbliżenia w układzie przewodów koncentrycznych (widoczna 1/4 przekroju) – rozkład gęstości prądu. Jeżeli prąd płynie tylko w zewnętrznym przewodniku jego największa gęstość występuje po zewnętrznej stronie. Jeżeli w wewnętrznym przewodniku popłynie prąd w przeciwnym kierunku, to prąd w zewnętrznym przewodniku przesunie się do wewnętrznej ściany thumb|300px|Efekt zbliżeniowy z prądami płynącymi w tym samym kierunkuI – prąd przemiennyB – pole magnetyczneE – prądy wirowe thumb|300px|Efekt zbliżeniowy z prądami płynącymi w przeciwnych kierunkach W przypadku układu wielu przewodów oddziaływanie będzie występować między każdą parą przewodów, dla której pole magnetyczne wytworzone przez jeden z przewodów będzie obejmować przewód drugi. Przykładem wieloprzewodowego zjawiska naskórkowości jest wiązka przewodów (izolowana lub nieizolowana). Zjawisko zbliżenia występuje między wszystkimi przewodami. Jeżeli we wszystkich włóknach wiązki prąd płynie w tym samym kierunku, to na skutek zjawiska zbliżenia prądy sąsiednich włókien będą się odpychały i w efekcie najwyższa gęstość prądu będzie we włóknach zewnętrznych, bo one będą oddziaływać z innymi włóknami tylko jednostronnie. Zjawisko to dotyczy również przewodów typu lica. Aby zapewnić równomierny rozkład prądu w licy włókna w takim przewodzie muszą być odpowiednio przeplatane, tak, aby na odpowiedniej długości każde z włókiem znalazło się w każdym z możliwych położeń. Sprawia to, że rezystancja zastępcza każdego z włókien jest taka sama, przez co prąd rozkłada się równomiernie.
Zjawisko zbliżenia w układach koncentrycznych Bardzo interesujące jest występowanie zjawiska zbliżenia w układach koncentrycznych. Jeżeli w przewodzie rurowym będzie płynął prąd z dużą częstotliwością to największa gęstość tego prądu w wyniku zjawiska naskórkowości będzie w zewnętrznej części rury. Umieszczenie wewnątrz niej drugiej rury z prądem w kierunku przeciwnym spowoduje, że na skutek zjawiska zbliżenia prąd przesunie się z części zewnętrznej do wewnętrznej. Takie zjawisko jest obserwowane w transformatorach koncentrycznych mocy. W jego wyniku może dojść do znaczącej zmiany nie tylko rezystancji układu, ale również indukcyjności.
Przypisy
Bibliografia
Kategoria:Zjawiska elektryczne