skin effect

TANNOYのスピーカとアンプの接続をバイワイアから、シングルワイアに変えたので、スピーカ側でジャンパしないといけませんが、標準添付のジャンパケーブル見て改めて思ったこと。


写真のように中心部は絶縁物で周りだけ導体。その心は、skin effectを考慮しないといけないから。skin effect、日本語だとそのままなのか「表皮効果」と訳されますが、要は導線が自分自身の電流が作り出す磁界のせいで、中心部ほど電流が流れづらくなるという、自分で自分の首絞めるような現象。





wikiで式を検索すると、丸導線の場合には上のようなきれいな式になって、つまり微分方程式が解析的に解けるということを言ってますが。ともかくも商用周波数程度の数十Hzでも問題になってしまいます。なぜなら大電力の送電線って、当たり前に太くしないといけませんが太くしても交流抵抗は意図したように低下しないということ。skin depthで約９ｍｍというのは一般家庭内ではこんな太い導線使わないから問題ないですが、送電線の太さではほとんど表皮効果で交流抵抗が決まってしまいます。シビアという意味では原発などの１００万KW級の発電機は電流が数万Aになるのでさらに大変だろうと思うけど。


この式を見ると周波数の-1/2乗でskin depthが決まるので、オーディオ帯域でも２０KHｚでは６０Hzのskin depthのおよそ1/18になるので、約０．５ｍｍ。したがってオーディオケーブル、特に大電流の流れるスピーカーケーブルではつながってるだけではだめということになって、それぞれ工夫されたケーブルが準備されてます。