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109年
輸配電學
第 6 題
6. 當直流電流通過導線時,導線截面內電流密度均勻分布,若改以交流電流通過導線時,電流聚於表層,導線有效截面積減少,導線電阻增大,此為下列何種效應之影響?
- A 電暈效應
- B 集膚效應
- C 鄰近效應
- D 傅倫第效應
思路引導 VIP
請試著思考：當交流電流通過導線時，導線內部的磁場分布是均勻的嗎？如果導線中心位置所感受到的「磁通阻礙（電抗）」比表面位置還要強，那麼電流會傾向於往阻礙較小還是較大的地方流動？這對整根導線的導電效率會產生什麼變化呢？
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AI 詳解
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恭喜你準確地判斷出這個現象！這顯示你對導線在不同電流特性下的物理行為有著紮實的基礎。在直流（DC）系統中，電流會均勻分佈在整個截面積上；然而切換到交流（AC）時，隨時間變化的電流會產生變化的磁通，導線內部的磁通連鏈通常比表面更強，導致感應電抗在中心較大，進而將電流「推」向導線表面。
交流電阻與有效截面積
這種現象稱為集膚效應。由於電流集中於表層，導線中心的利用率降低，等效於有效截面積減少。根據電阻公式 $R = \rho \frac{L}{A}$，當有效面積 $A$ 縮小時，電阻 $R$ 就會隨之增大。這也是為什麼在輸電工程中，高壓交流電導線常採用複導體或空心構造的原因。
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