Profondeur de Peau

Formule

Description

Aux fréquences élevées, le courant alternatif se concentre près de la surface d'un conducteur en raison des courants de Foucault générés par le champ magnétique variable. La profondeur de peau est la distance depuis la surface à laquelle la densité de courant chute à 1/e (environ 37 %) de sa valeur en surface. Au-delà d'environ 3 à 5 profondeurs de peau, pratiquement aucun courant ne circule. Cet effet augmente la résistance effective des conducteurs aux hautes fréquences car une plus faible partie de l'aire de la section transversale est utilisée. L'effet de peau est une considération de conception majeure pour les circuits RF, la transmission de puissance à 50/60 Hz et les pistes de signaux numériques à haute vitesse.

Variables

• δ — Profondeur de peau (m)
• f — Fréquence (Hz)
• μ — Perméabilité du conducteur (H/m)
• σ — Conductivité du conducteur (S/m)

Notes pratiques

Pour le cuivre à température ambiante (σ = 5,8×10⁷ S/m, μ = μ₀) : la profondeur de peau est de 8,5 mm à 60 Hz, de 66 µm à 1 MHz, et de 2,1 µm à 1 GHz. C'est pourquoi les pistes de circuits imprimés RF n'ont besoin que de quelques profondeurs de peau d'épaisseur. Le fil de Litz (faisceaux de fins brins isolés) est utilisé aux fréquences de l'ordre du kHz au MHz pour atténuer les pertes par effet de peau dans les inductances et les transformateurs.