摘要:在我们的日常生活中，时变磁场是随处存在的，虽然我们看不见、摸不着，但是我们可以很容易感受到，而且，日常生活中的一些电器设备也都是根据时变磁场中的一些原理制成。在本文中，主要研究一些在时变磁场中的现象和原理，以及它们在工业生产中或者日常生活中的一些利弊。集肤效应、涡流、临近效应是时变磁场中常见的三个现象，它们产生的条件都是一样的，都是由于交变电流流过导体，导体自身会产生一个磁场，其就因为时变电磁场的相互作用而产生。电磁屏蔽的主要用途是如何去避免和消除时变电磁场对某一些电磁设备，与前三者虽然不同，但是，电磁屏蔽还得从它产生的源头出手，所以对时变电磁场的研究还是重点。集肤效应、涡流效应、临近效应以及电磁屏蔽在时变磁场中的研究，主要是想解决彼此之间的一些关联，取长补短，使得我在日常生活中能够充分运用，提高电器设备的寿命和效率。

关键词：集肤效应（skin effect）   趋肤效应(skin effect)   涡流(bow wave)

   邻近效应(domino offect)  电磁屏蔽(electromagnetic shielding)   时变磁场(time base)

正文：

前言：我们都知道，集肤效应和涡流效应其实都是一种热效应，也是导体自身的一种损耗，就像我们现在用得最广泛的电磁炉一样，磁生热、电生热都有着广泛的运用。集肤效应就是因为在高频时，电流几乎只在导体表面附近一层流动。集肤效应使导大。例如，我们日常所熟悉的高频加热、电磁炉、涡流检测等。临近效应的研究有利于我们对导体的运用，电磁屏蔽对我们的电磁设备起着保护作用，在工业生产当中是必不可少的。线在高频时电阻增大，损耗增大。相对于集肤效应，涡流效应对我们生活的影响就更，现实生活中，涡流效应已经有着广泛的应用。

一、集肤效应

（一）集肤效应的基本概念

当频率很大时，电流几乎只在导体表面附近一层流动，这就是所谓的集肤效应（skin effect），也称趋肤效应。集肤效应使导线在高频时电阻增大，损耗增大。

（二）集肤效应的基本原理

   导体中的位移电流密度远小于传导电流密度，在忽略位移电流的作用后，可在磁准静态电磁场近似条件下讨论集肤效应。这时电磁场满足的方程组为

                       file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-1124.png         （1-1）

                          file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-1207.png       （1-2）

对（1-1）第一个方程的两边取旋度，并应用恒等式file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-1286.png将左边展开，得

                  file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-1354.png

带入file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-1573.png，得

                          file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-1644.png   

同理，可推得

                           file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-1724.png

这就是导体中任一点电场file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-1823.png满足的微分方程，也叫做电磁场的扩散方程。

   我们知道，电磁场以及电流密度的振幅沿导体的纵深方向均按指数规律file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-1920.png衰减，相位也随之改变，这也说明，靠近导体表面处电磁场和电流密度越大，深入导体内部，电磁场和电流密度越小。

   工程上常用投入深度d表示导体中的集肤效应。它就等于电磁场量振幅衰减到其表面值得file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-2057.png时所经过的距离

                           file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-2134.png   

得

                           file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-2209.png

这个结果表明，频率越高，导电性能越好的导体，集肤效应越显著。    

（三）集肤效应在电加热中的运用

   工业上利用高频电流集中在导体表面的特点，对金属构件进行表面淬火处理。以减少金属内部的脆性，增加金属表面的硬度等。

在加热理论中，有一个集肤效应原理，即：S=K(1/FC) 1/2

式中：S--集肤效应深度

      K--修正系数

      FC--频率

由此可以看出，当频率FC增大时，S变小，集肤效应深度越深，其中交流阻抗Z=KZC(FC)也变大，从而提高加热效率，同时还可以起到节约电能的目的。变频加热电源正式基于这一原理做成的，利用变频技术，可以将运行频率提高到工频的数倍，加热效果会明显提高。