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skineffekt

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Skineffekt

Der Skineffekt (auch Hauteffekt oder Stromverdrängung) ist die besondere Erscheinung in von Wechselstrom durchflossenen elektrischen Leitungen, dass im Inneren eines Leiters die Stromdichte niedriger ist als an der Oberfläche (bzw. Haut) des Leiters.

Ursache

Innerhalb von elektrischen Leitungen baut sich durch den Stromfluss genauso ein Magnetfeld auf, wie es um den Leiter herum geschieht. Bei Gleichstrom in einem Leiter ist die Stromdichte im Querschnitt überall gleich.

Anders bei Wechselstrom: Bei wechselnder Größe oder Polarität des Stromflusses verändert sich das Magnetfeld und erzeugt nicht nur außen, sondern auch im Inneren des Leiters Wirbelströme, die dem Erzeugerstrom entgegengerichtet sind und diesen in der Mittelachse des Leiters abschwächen. Das dem Strom umgebende Magnetfeld wirkt sich so aus, das die Elektronen in der Mitte des Leiters von mehr Feldlinien umschlossen werden, als die Elektronen weiter außen. Bei Wechselstrom induziert das wechselnde Magnetfeld im Inneren des Leiters eine höhere Gegenspannung als am Rand.

In der Leitungsmitte ist die Gegenspannung am größten, was zur Stromverdrängung führt. Dies führt zu einer Verkleinerung des wirksamen Leiterquerschnitts. Der Wirkwiderstand vergrößert sich. Übrig bleibt dann nur ein Stromfluss in der äußeren Haut (engl. Skin) des Leiters. Je höher die Frequenz ist, desto stärker ist dieser Skineffekt ausgeprägt und verkleinert den effektiv nutzbaren Leitungsquerschnitt.

Abhilfe

Um den Skineffekt so klein wie möglich zu halten, werden in der Hochfrequenztechnik Leitungen mit möglichst großer Oberfläche, beispielsweise in Form voluminöser dünnwandiger Schlauchrohre, eingesetzt.

Leitungen werden aus verflochtenen Einzeldrähten hergestellt (Litze), Kupferdrähte für HF-Anwendungen mit Silber überzogen und Hochspannungsleitungen haben die Tragseile innen und die Leitungsseile außen.

Siehe auch: Hohlleiter

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