Calculadora de profundidad de efecto pelicular

En CC, la corriente se distribuye de manera uniforme por toda la sección transversal de un conductor, minimizando la resistencia. A medida que sube la frecuencia, el campo magnético cambiante dentro del conductor induce corrientes de Foucault que se oponen a la corriente en el interior y la refuerzan cerca de la superficie. El resultado es que la corriente se aglomera en una capa superficial delgada de espesor igual a la profundidad de efecto pelicular. El área conductora efectiva disminuye como 1/√f, y como la resistencia es inversamente proporcional al área conductora, la resistencia en CA aumenta como √f. Para un cable de cobre de 1 mm de diámetro, la resistencia en CA a 10 MHz es alrededor de 10 veces su resistencia en CC. Por eso los ingenieros de RF usan el cálculo de la profundidad de efecto pelicular para estimar las pérdidas del conductor en lugar de usar simplemente el valor de resistencia en CC.

No. La profundidad de efecto pelicular depende tanto de la conductividad eléctrica como de la permeabilidad magnética del material. El cobre tiene una conductividad muy alta y μr = 1 (no magnético), lo que da una profundidad de efecto pelicular relativamente grande (8.5 mm a 60 Hz). El acero tiene una conductividad mucho menor que el cobre (aproximadamente 1/7 para el acero dulce) pero una permeabilidad relativa mucho mayor (μr = 100-1000 según el grado y la densidad de flujo). El efecto de la permeabilidad domina: la profundidad de efecto pelicular en el acero a 60 Hz es de solo unos 0.6-1.0 mm, aproximadamente diez veces menor que la del cobre. A frecuencias más altas, la comparación se desplaza aún más a favor del cobre. El aluminio queda entre ambos: aproximadamente la mitad de la conductividad del cobre y no magnético (μr = 1), lo que da una profundidad de efecto pelicular alrededor de un 30% mayor que la del cobre a la misma frecuencia.

La profundidad de efecto pelicular es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia, por lo que disminuye como √f. Aumentar la frecuencia por un factor de 100 reduce la profundidad de efecto pelicular por un factor de 10. En el cobre, la profundidad de efecto pelicular es de unos 8.5 mm a 60 Hz, alrededor de 66 μm a 1 MHz, aproximadamente 2 μm a 1 GHz y solo unos 0.2 μm a 100 GHz. Por eso, por encima de las frecuencias de audio, el área de la sección transversal de un conductor importa mucho menos que su área superficial: casi toda la corriente fluye en una capa delgada cerca de la superficie, y añadir más metal interior hace poco por reducir la resistencia en CA.