平面波の導体中への表皮厚さ

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出典:第一級陸上無線技術士国家試験(平成29年7月)

導体中への表皮厚さに関する問題です。覚えなければいけないことは非常に少ないので整理して説明していきます。

表皮厚さが薄くなる条件を考える

まず表皮厚さについて解説する前に、表皮効果と言う現象について説明します。電線などの導体に電圧をかければ電流が流れます。では電流は電線のどこを流れているでしょうか?通常は電線の中を均等に流れています。しかし電流が高周波になると均等にはならず、中心部はほとんど流れずに表面部分に多く流れるようになります。

図でイメージするとこのような感じになります。この表面に電流が集中する現象を表皮効果と言います。これは電流が流れるとその直角方向に磁界が生じるのですが、この磁界の密度は導体の中心部ほど強くなります。周波数が高くなるとその磁界が大きくなり逆起電力が発生し電流の流れるのを阻止してしまうからです。

そして表皮厚みとは、表面に流れる電流が全体の1/eになる深さと定めています。つまり表皮厚みが薄くなるということ=表皮効果が強いということです。

では、問題の説明に入ります。
一陸技の問題では、導体の条件が変わると表皮厚みがどうなるかを問う問題が出ますが、覚えておかないといけないことは1つだけです!

〇〇が大きくなると表皮厚みは薄くなる

言い換えると〇〇が小さくなると表皮厚みは厚くなる。つまり反比例の関係になります。
実際問題を見てみましょう。反比例の関係だから下記のようになるはずです。

2.減衰係数が小さくなる → 厚くなる
3.導電率が小さくなる → 厚くなる
4.透磁率が小さくなる → 厚くなる
5.周波数が大きくなる → 薄くなる

間違っているのがどれかは一目瞭然ですね。

まとめ

表皮厚みは反比例と覚えておきましょう

答え「3」

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