Հարթ էլեկտրամագնիսական ալիքը հաղորդիչ միջավայրում

Ըստ սահմանման էլեկտրադինամիկայի տեսակետից միջավայրը լավ հաղորդիչ կամ մետաղանման է համարվում , եթե նրա ամեն մի կետում հաղորման հոսանքի խտությունը ${\overrightarrow {j}}={\overrightarrow {E}}\sigma$ ահագին գերազանցում է շեղման հոսանքի խտությանը ${\overrightarrow {j}}=j\omega E\varepsilon _{a}$: Այլ կերպ ասած $\sigma \left({\frac {1}{\omega }}\right)>>\varepsilon _{a}$, կոմպլեքս դիէլեկտրիկ թափանցելիության կեղծ մասյ շատ մեծ է իրականից։ Ակնհայտ է , որ ինչքան ցածր է $\omega$ հաճախականությունը, այնքան մոտիկ է տվյալ միջավայրը մնացած հավասար պայմաններում իդեալական մետաղի։ Բավական ցածր հաճախականությունների դեպքում շատ հայտնի դիէլեկտրիկ միջավայրեր դառնում են մետաղանման։

Օրինակ , չոր հողը ($\sigma =0.01$Սմ/մ $\varepsilon =4$) 1Մհց հաճախականության դեպքում ունի

$\varepsilon _{a}=3.56*10^{-11}$, $\sigma \left({\frac {1}{\omega }}\right)=1.6*10^{-9}$:

Այսպիսով ռադիոտիրույթում չոր հողը իրեն որպես մետաղ է պահում։

Մետաղանման միջավայրի $\varepsilon _{a}$ կեղծ է .

$\varepsilon _{a}=-j\sigma \left({\frac {1}{\omega }}\right)$

Գտնենք $\gamma$:

$\gamma =\beta -j\alpha =\omega {\sqrt {\varepsilon _{a}}}*{\sqrt {\mu _{a}}}={\sqrt {-j\omega \sigma \mu _{a}}}$

Քանի որ , ${\sqrt {-j}}=(1-j)\left({\frac {1}{\sqrt {2}}}\right)$, ապա

$\gamma ={\sqrt {\mu _{a}\sigma \omega \left({\frac {1}{2}}\right)}}(1-j)$

$\beta =\alpha ={\sqrt {\mu _{a}\omega \sigma \left({\frac {1}{2}}\right)}}$

Այստեղից կարող ենք գտնել հաղորդչում ալիքի երկարությունը

$\chi =2\pi \left({\frac {1}{\beta }}\right)=2\pi {\sqrt {2\left({\frac {1}{\omega \sigma \mu _{a}}}\right)}}$:

Հետաքրքիր է , որ ալիքի երկարությունը մետաղում նկատելիորեն փոքրանում է ազատ տարածության մեջ ալիքի երկարության համեմատ։

$\chi \left({\frac {1}{\chi _{0}}}\right)={\sqrt {2}}*{\sqrt {\varepsilon _{a}}}\left({\frac {1}{\sigma \left({\frac {1}{\omega }}\right)}}\right)<<1$:

Մետաղում հարթ էլեկտրամագնիսակն ալիքի փուլային արագությունը բավականին նվազում է ։

Ինչպես հայտնի է , էլեկտրամագնիասական ալիքի ամպլիտուդը կորուստներով միջավայրում նվազում է $e^{-\alpha z}$ օրենքով ։

d տարածահատվածը, ուր էլեկտրամագնիսական ալիքի ամպլիտուդը նվազում է e անգամ նրա սկզբնականմակարդակի համեմատ, կոչվում է ներխուժման խորություն կամ մակերեսային շերտի խորություն։

$\alpha *d=1$ $d=\left({\frac {1}{\alpha }}\right)=\chi \left({\frac {1}{\pi *2}}\right)$

Կարելի է ասել , որ մետաղանման այն միջավայրը , ուր դաշտը մարում է մեկ ալիքի երկարությունից փոքր խորության վրա :Մակերեսային շերտի խորությունը կարելի է հաշվարկել.

$d={\sqrt {2\left({\frac {1}{\omega \sigma \mu _{a}}}\right)}}$

այսինքն էլեկտրամագնիսակն ալիքների մետաղ ներխուժելու խորությունը նվազում է հաճախականության և տեսակարար ծավալային հաղորդականության աճի հետ։ Այս երևույթը կոչվում է սքին էֆեկտ , կամ մակերեսային էֆեկտ։