Calculadora de profundidade pelicular
Calcule a profundidade de penetração eletromagnética com frequência, condutividade e permeabilidade magnética relativa.
Profundidade pelicular eletromagnética
Insira valores SI para estimar a profundidade em que a amplitude do campo cai para cerca de 37 por cento do valor na superfície.
Sobre a profundidade pelicular
A profundidade pelicular descreve quanto um campo eletromagnético alternado penetra em um material condutor. A densidade de corrente e a amplitude do campo são maiores na superfície e decaem exponencialmente à medida que avançam no condutor. A uma profundidade pelicular, a amplitude cai para cerca de 36.8 por cento do valor superficial. Esse comportamento é chamado de efeito pelicular e ganha importância com o aumento da frequência.
Para um bom condutor, a calculadora usa a aproximação padrão: delta é a raiz quadrada de um dividido pelo produto de pi, frequência, permeabilidade absoluta e condutividade. A permeabilidade absoluta é a do espaço livre multiplicada pela permeabilidade relativa do material. A frequência é informada em hertz, a condutividade em siemens por metro e a permeabilidade relativa como razão adimensional. A profundidade calculada é convertida de metros para micrômetros, facilitando o uso em engenharia.
A profundidade é inversamente proporcional à raiz quadrada da frequência. Aumentar a frequência cem vezes reduz a profundidade pelicular a um décimo. A condutividade se comporta da mesma forma: na mesma frequência, o cobre altamente condutor concentra a corrente mais perto da superfície que um condutor pior. Materiais magnéticos podem ter alta permeabilidade relativa, reduzindo também a profundidade. Como a permeabilidade pode variar com frequência e intensidade do campo, dados medidos fornecem o melhor resultado para ligas magnéticas.
Engenheiros de RF usam a profundidade pelicular para escolher espessura do condutor, revestimento e geometria de linhas de transmissão. Se o condutor tiver várias profundidades peliculares de espessura, adicionar mais material ajuda pouco a conduzir corrente de alta frequência. Por isso paredes de guias de onda ocos e revestimentos condutores finos funcionam bem em micro-ondas. Projetos de transformadores e indutores usam lâminas, folhas ou fio Litz para controlar perdas peliculares e de proximidade. Em blindagens, também se compara a espessura da chapa à profundidade pelicular para estimar a perda por absorção.
A aproximação considera um bom condutor uniforme, linear e isotrópico, com campo senoidal em regime permanente. Não modela rugosidade superficial, condutores próximos, efeito pelicular anômalo, corrente de deslocamento dielétrica ou propriedades dependentes da frequência. Portanto, é uma estimativa de engenharia, não um substituto de uma simulação eletromagnética completa. Para metais comuns em radiofrequência, porém, oferece uma medida rápida e útil da concentração de corrente e da penetração do campo. Use entradas SI consistentes, confira condutividade e permeabilidade da liga e frequência reais e considere várias profundidades peliculares ao dimensionar blindagens ou condutores.
Exemplos de profundidade pelicular
| Entradas | Profundidade pelicular | Contexto |
|---|---|---|
| Cobre, 1 MHz, 59.6 MS/m, μr 1 | 65.192 µm | Condutor de cobre típico para RF. |
| Cobre, 10 MHz, 59.6 MS/m, μr 1 | 20.616 µm | Multiplicar a frequência por dez divide a profundidade pela raiz quadrada de dez. |
| Alumínio, 1 MHz, 35 MS/m, μr 1 | 85.072 µm | Menor condutividade resulta em maior penetração. |
Como calcular a profundidade pelicular
- Insira a frequência eletromagnética em hertz.
- Insira a condutividade do material em siemens por metro.
- Insira a permeabilidade relativa, usando 1 para condutores não magnéticos comuns.
- Selecione Calcular profundidade pelicular e leia o resultado em micrômetros.
Perguntas frequentes sobre profundidade pelicular
O que significa uma profundidade pelicular?
Nessa distância abaixo da superfície, a amplitude do campo e a densidade de corrente são cerca de 36.8 por cento dos valores superficiais. A densidade de potência decai mais rápido porque depende do quadrado da amplitude.
Por que a profundidade diminui com a frequência?
Campos que mudam rapidamente induzem correntes que se opõem à penetração no condutor. No resultado padrão para bons condutores, a profundidade é inversamente proporcional à raiz quadrada da frequência.
Qual permeabilidade relativa devo usar para o cobre?
O cobre é praticamente não magnético, então uma permeabilidade relativa de aproximadamente 1 é adequada. Alumínio, prata e ouro também costumam ser modelados com um valor próximo de 1.
Uma espessura de uma profundidade pelicular é suficiente?
Uma profundidade pelicular ainda deixa uma amplitude de campo considerável no limite interno. Blindagens práticas e condutores de baixas perdas costumam usar várias profundidades, conforme a atenuação necessária.