Calculadora de profundidad de la piel

La calculadora de profundidad de la piel ayuda a determinar hasta qué punto penetra una corriente alterna en un conductor.
Esta profundidad, llamada profundidad superficial, depende de la frecuencia, resistividad y permeabilidad del material.
Es esencial para el diseño de conductores, antenas y circuitos de RF, donde la distribución de corriente afecta las pérdidas y la eficiencia.

μΩ·cm

Fórmula utilizada

δ = √(ρ / (π × f × μ₀ × μ r ))

O :
δ = profundidad de la piel (m)
ρ = resistividad del material (Ω·m)
f = frecuencia de la señal (Hz)
μ₀ = permeabilidad al vacío (H/m)
μ r = permeabilidad relativa del material

Explicación

La profundidad de la piel indica hasta dónde puede penetrar la corriente alterna en un conductor.
Una mayor frecuencia o una mayor permeabilidad reduce esta profundidad, concentrando la corriente cerca de la superficie y aumentando las pérdidas.
Esta información es crucial para cables, circuitos de RF y componentes donde la resistencia efectiva depende de la distribución de corriente.

Usar

Esta herramienta la utilizan ingenieros, diseñadores de circuitos y técnicos de RF para:

  • Evaluar pérdidas en conductores de alta frecuencia.
  • Elija el material adecuado para cables y antenas.
  • Optimice el diseño del circuito y minimice los efectos de la resistencia de la superficie.

Ejemplo de cálculo

Para un conductor de cobre (ρ = 1,678 μΩ cm, μ r ≈ 1) a una frecuencia de 2 GHz :
Convertir ρ a Ω·m: ρ = 1,678 × 10⁻⁸ Ω·m
δ = √(1,678 × 10⁻⁸ / (π × 2×10⁹ × 4π×10⁻⁷ × 1)) ≈ 1,46 μm
Por tanto, la corriente penetra hasta aproximadamente 1,46 μm en la superficie de cobre.

Consejos de cálculo

  • Verifique la unidad de frecuencia (MHz o GHz) antes del cálculo.
  • Para materiales personalizados, ingrese correctamente la resistividad y la permeabilidad relativa.
  • A alta frecuencia, la profundidad de la piel se vuelve muy superficial; Tenga esto en cuenta en el diseño de conductores y pistas de PCB.

Por qué este cálculo es importante

Conocer la profundidad de la piel permite predecir las pérdidas de Joule y dimensionar correctamente los conductores en circuitos de RF y microondas.
También ayuda a comparar diferentes materiales y optimizar la eficiencia de los sistemas de alta frecuencia.

Beneficios

  • Evaluación rápida de la penetración de corriente en un conductor.
  • Permite elegir el material más adecuado para minimizar pérdidas.
  • Aplicable a todos los rangos de frecuencia, desde MHz hasta GHz.

Resultado esperado: profundidad de la piel δ expresada en μm (o nm si es muy pequeña), que indica hasta dónde pasa la corriente alterna a través del material.