电流透入深度(current penetration depth)是指表征感应电流趋肤效应程度的一个物理量。处于交变电磁场中的导电体内部会产生感应电流。如磁场方向与导电体表面平行,则该感应电流有趋肤效应,即导电体表面的电流密度最大,离表面愈远,电流密度愈小。
在理论上,电流透入深度定义为:正弦波形平面电磁波垂直地入射到无限厚均质平面导电体中时,平面导电体内电流密度(有效值)等于其表面电流密度1/e≈36.8%(e为自然对数的底)处离表面的距离。
在计算导线的电阻和电感时,假设电流是均匀分布于它的截面上。严格说来,这一假设仅在导体内的电流变化率(di/dt)为零时才成立。另一种说法是,导线通过直流(dc)时,能保证电流密度是均匀的。或者电流变化率很小,电流分布仍可认为是均匀的。对于工作于低频的细导线,这一论述仍然是可确信的。
但在高频电路中,电流变化率非常大,不均匀分布的状态甚为严重。高频电流在导线中产生的磁场在导线的中心区域感应出最大的电动势。由于感应的电动势在闭合电路中产生感应电流,在导线中心的感应电流最大。因为感应电流总是在减小原来电流的方向,它迫使电流只限于靠近导线外表面处。效应产生的原因主要是变化的电磁场在导体内部产生了涡旋电场,与原来的电流相抵消。
几种常用材料的电流透入深度见表1。
表1
在感应加热的理论和实践中,电流透入深度是一个重要的物理量,可由此了解被加热物料在不同频率和温度下(磁性材料在超过某一温度——居里点以后失去磁性,其相对磁导率大为减小)其内部电流分布情况,从而了解电流加热层的厚度。