В случае плоской синусоидальной волны, распространяющейся вдоль оси х в хорошо проводящей, однородной, линейной среде (токами смещения по сравнению с токами проводимости можно пренебречь), амплитуды напряжённостей электрического и магнитного полей затухают по экспоненциальному закону:
,
где
— коэффициент затухания, m —магнитная постоянная . На глубине х = d = 1/a амплитуда волны уменьшается в е раз. Это расстояние называется глубиной проникновения или толщиной скин-слоя. Например, при частоте 50 гц в меди (s = 580 ксим/см; m = 1) s = 9,4 мм, в стали (a = 100 ксим/см, (m = 1000) d = 0,74 мм. При увеличении частоты до 0,5 Мгц d уменьшится в 100 раз. В идеальный проводник (с бесконечно большой проводимостью) электромагнитная волна вовсе не проникает, она полностью от него отражается. Чем меньше расстояние, которое проходит волна, по сравнению с d, тем слабее проявляется С.-э.
Для проводников при сильно выраженном С.-э., когда радиус кривизны сечения провода значительно больше d и поле в проводнике представляет собой плоскую волну, вводят понятие поверхностного сопротивления проводника Zs (поверхностного импеданса). Его определяют как отношение комплексной амплитуды падения напряжения на единицу длины проводника к комплексной амплитуде тока, протекающего через поперечное сечение скин-слоя единичной длины. Комплексное сопротивление на единицу длины проводника:
где R — активное сопротивление проводника, определяющее мощность потерь в нём, X — индуктивное сопротивление, учитывающее индуктивность проводника, обусловленную магнитным потоком внутри проводника, lc — периметр поперечного сечения скин-слоя, w = 2pn; при этом R =X . При сильно выраженном С.-э. поверхностное сопротивление совпадает с волновым сопротивлением проводника и, следовательно, равно отношению напряжённости электрического поля к напряжённости магнитного поля на поверхности проводника.
В тех случаях, когда длина свободного пробега l носителей тока становится больше толщины d скин-слоя (например, в очень чистых металлах при низких температурах), при сравнительно высоких частотах С.-э. приобретает ряд особенностей, благодаря которым он получил название аномального. Поскольку поле на длине свободного пробега электрона неоднородно, ток в данной точке зависит от значения электрического поля не только в этой точке, но и в её окрестности, имеющей размеры порядка l Поэтому при решении уравнений Максвелла вместо закона Ома приходится использовать для вычисления тока кинетическое уравнение Больцмана. Электроны при аномальном С.-э. становятся неравноценными с точки зрения их вклада в электрический ток; при l >> d основной вклад вносят те из них, которые движутся в скин-слое параллельно поверхности металла или под очень небольшими углами к ней и проводят, т. о., больше времени в области сильного поля (эффективные электроны). Затухание электромагнитной волны в поверхностном слое по-прежнему имеет место, но количественные характеристики у аномального С.-э. несколько иные. Поле в скин-слое затухает не экспоненциально (R /X =
).
В инфракрасной области частот электрон за период изменения поля может не успеть пройти расстояние l. При этом поле на пути электрона за период можно считать однородным. Это приводит опять к закону Ома, и С.-э. снова становится нормальным. Т. о., на низких и очень высоких частотах С.-э. всегда нормальный. В радиодиапазоне в зависимости от соотношений между / и d могут иметь место нормальный и аномальный С.-э. Всё сказанное справедливо, пока частота со меньше плазменной: w < w »(4pne2 /m )1/2 (n — концентрация свободных электронов, е — заряд, m — масса электрона) (относительно более высоких частот см. ст. Металлооптика ).
С.-э. часто нежелателен. В проводах переменный ток при сильном С.-э. протекает главным образом по поверхностному слою; при этом сечение провода не используется полностью, сопротивление провода и потери мощности в нём при данном токе возрастают. В ферромагнитных пластинах или лентах магнитопроводов трансформаторов , электрических машин и других устройств переменный магнитный поток при сильном С.-э. проходит главным образом по их поверхностному слою; вследствие этого ухудшается использование сечения магнитопровода, возрастают намагничивающий ток и потери в стали. «Вредное» влияние С.-э. ослабляют уменьшением толщины пластин или ленты, а при достаточно высоких частотах — применением магнитопроводов из магнитодиэлектриков .
С др. стороны, С.-э. находит применение в практике. На С.-э. основано действие электромагнитных экранов. Так для защиты внешнего пространства от помех, создаваемых полем силового трансформатора, работающего на частоте 50 гц, применяют экран из сравнительно толстой ферромагнитной стали; для экранирования катушки индуктивности, работающей на высоких частотах, экраны делают из тонкого слоя Al. На С.-э. основана высокочастотная поверхностная закалка стальных изделий (см. Индукционная нагревательная установка ).
Лит.: Нетушил А. В., Поливанов К. М., Основы электротехники, т. 3, М., 1956; Поливанов К. М., Теоретические основы электротехники, ч. 3 — Теория электромагнитного поля, М., 1975; Нейман Л. Р., Поверхностный эффект в ферромагнитных телах, Л. — М., 1949. См. также лит. при ст. Металлы .
И. Б. Негневицкий.
Скио
Ски'о (Schio), город в Северной Италии, в провинции Виченца в области Венеция. 32 тыс.) жителей (1968). Традиционный центр шерстяной промышленности; текстильное машиностроение, фармацевтические, полиграфические, пищевые предприятия, производство стройматериалов.
Скип
Скип (англ. skip), устройство в виде автоматически разгружающегося ящика, движущегося по жёстким направляющим скипового подъёмника . С. применяются для транспортирования полезных ископаемых или породы по вертикальным и наклонным стволам шахт (см. Рудничный транспорт ), для подъёма и завалки шихты в доменные печи (см. Доменное производство ) и т. п. Основные части С.: кузов, рама и прицепное устройство. По способу разгрузки различают С., разгружаемые через дно и опрокидные.
Скипа Тито
Ски'па (Schipa) Тито (2.1.1889, Лечче, — 16.12.1965, Нью-Йорк), итальянский певец (лирический тенор). Дебютировал в 1910 в Верчелли в партии Альфреда («Травиата» Верди). Пел в театрах Италии и других стран. Лучшие партии: Альмавива («Севильский цирюльник» Россини), Эдгар, Эрнест, Неморино («Лючия ди Ламмермур», «Дон Паскуале», «Любовный напиток» Доницетти), Вертер («Вертер» Массне) и др. Оставив оперную сцену (1955), выступал в концертах (до 1958), преподавал. В 1957 приезжал в СССР (председатель жюри конкурса вокалистов на Всемирном фестивале молодёжи в Москве). Автор оперетты «Принцесса Лиана» (1929), песен. Снимался в музыкальных фильмах.
Лит.: Лаури-Вольпп Дж., Вокальные параллели, пер. с итал., Л., 1972.
Скипетр
Ски'петр (греч. skeptron — палка, посох, жезл, от skeptornai — опираюсь), жезл, один из знаков (регалий) монархической власти.
