Skin-Effekt

Der Skin-Effekt ist die Eigenschaft von Wechselströmen, bei der nur die Oberfläche eines Leiters für den Transport der Elektronen zur Verfügung steht. Beim Gleichstrom wird der komplette Leiterquerschnitt von Elektronen durchflossen. Beim Wechselstrom wird in Abhängigkeit der Frequenz der Elektronenfluss an die Oberfläche des Leiters, also die Haut (englisch Skin) gedrückt.
Die Ursache des Skin-Effekts ist das Magnetfeld, das beim Stromfluss entsteht. Das Magnetfeld bildet sich nicht nur um den Leiter, sondern auch im Kern des Leiters. Das Magnetfeld ist im Kern sehr stark und nimmt nach außen hin ab. Es wird durch die induzierten Wirbelströme im Leitermaterial erzeugt. Dadurch werden die Elektronen an die Außenseite (Oberfläche) des Leiters gedrängt. Dort steht für den Elektronenfluss weniger Raum zu Verfügung. Der für den Elektronenfluss nutzbare Leiterquerschnitt verringert sich. Der Wirkwiderstand des Leiters nimmt zu.

Eindringtiefe des Stroms bzw. Skindicke in Abhängigkeit der Frequenz

Um den Skin-Effekt zu reduzieren, werden hohe Frequenzen über mehrere voneinander isolierte Drähte übertragen. Die Kabel bestehen aus Litzen (Geflecht). Lautsprecherkabel bestehen aus Litzen und keinem festen Draht. Außerdem leitet eine glatte Oberfläche besser, als eine rauhe.
Alternativ kann man die Leiteroberfläche mit einem Material mit besserer Leitfähigkeit überziehen. Zum Beispiel Gold oder Silber. Die Herstellung wäre aber sehr teuer. Doch Stecker und Buchsen werden bei hochwertigen Hifi-Geräten oft vergoldet. Das hat natürlich auch den Vorteil, dass die Kontakte nicht oxidieren, länger sauber bleiben und schöner aussehen.
In der Hochfrequenztechnik werden Kupferdrähte versilbert. Die Schicht ist nur sehr dünn, da der Strom ausschließlich an der Oberfläche, dem Silber fließt. Besonders hohe Frequenzen werden über Hohlleiter übertragen. Bei ihnen wird auf den Innenleiter verzichtet. Er ist nur eine von innen versilberte rechteckige Röhre.
Bei sehr starken Lang- und Mittelwellensendern, werden große Spulen anstelle von dicken versilberten Kupferdrähten mit versilberten Kupferrohren realisiert. Wegen dem Skineffekt sind trotz reichlicher Versilberung die ohmschen Verluste aber so gross, dass diese Rohre mit Öl, das durch sie hindurchfließt, gekühlt werden müssen.

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