Si las cargas fluyen a lo largo de la superficie de un conductor, ¿por qué la resistencia es una función del área de la sección transversal?

El efecto piel dicta que las cargas tienden a fluir a lo largo de la superficie de un conductor. Y, sin embargo, la resistencia de un material es igual a la resistividad multiplicada por el área de la sección transversal del material dividida por la longitud. ¿No debería basarse en el área de la superficie?

Tienes toda la razón. Pero el efecto piel depende de la frecuencia. La resistencia en CC será menor que la resistencia en alguna frecuencia. Si la profundidad de la piel es mayor que el radio de la sección transversal, entonces el efecto de la piel no es importante. Si la profundidad de la piel es mayor que el radio de la sección transversal, debe calcular la sección transversal efectiva utilizando la profundidad de la piel. En algunos casos, se utilizan tuberías en lugar de cables para conductores de CA. ¿Por qué pagar dinero por la parte central del cable que no lleva corriente?

Respuestas (2)

El efecto piel es un efecto de frecuencia.

En DC no hay efecto piel por lo que la resistencia es una función de la sección transversal del conductor.

A medida que aumenta la frecuencia, la corriente tiende a disminuir en el centro del conductor como dijiste. Para que la corriente fluya solo en la superficie del conductor, la frecuencia de la corriente debe ser infinita. En realidad siempre hay un flujo de corriente con diversa densidad a diferentes profundidades del conductor, pero nunca hay corriente "solo en la superficie".

La resistencia de CC se calcula a través de todo el volumen, utilizando el área de la sección transversal.

Para CA, la resistencia aumenta, ya que la corriente fluye en menos área, concentrándose en la superficie. A medida que aumenta la frecuencia de CA, la profundidad de la piel se reduce y la resistencia aumenta.

En las frecuencias de la línea eléctrica, 50-60 Hz, la profundidad de la piel en el cobre está en el estadio de béisbol de 1 cm, por lo que la mayoría de los conductores prácticos utilizan toda su sección transversal para la corriente.

A 1 MHz, la profundidad de la piel es inferior a 0,1 mm, por lo que incluso los cables de cobre finos comienzan a mostrar una mayor resistencia que la CC. A 1 GHz, el comienzo de las frecuencias celulares, es de 2 um, por lo que incluso un revestimiento delgado de un metal diferente en la superficie dominará la resistencia.