1. O que é o efeito pelicular ou efeito skin? Qual seu efeito na resistividade de um determinado condutor?

Passo 1

O enunciado pede para explicar o que é o efeito pelicular (skin effect) e como ele altera a resistência (ou resistividade aparente) de um condutor em corrente alternada. Para isso vamos recorrer a conceitos de eletromagnetismo aplicado a condutores: distribuição de densidade de corrente, profundidade de penetração e como isso reduz a área útil de condução.

Passo 2

O efeito pelicular é um fenômeno que ocorre quando se faz circular corrente alternada em um condutor. A variação do campo magnético induz correntes de Foucault no interior do condutor que fazem a corrente principal se concentrar nas camadas mais próximas da superfície. Logo, a densidade de corrente J é máxima próximo à superfície e decai exponencialmente para o interior, de modo que pouca corrente flui no núcleo do condutor.

Passo 3

Do balanço entre a equação de Maxwell–Faraday e a lei de Ohm local, obtém-se a profundidade de penetração (skin depth)
de<a = raiz2omega,mu,sigma,
onde omega=2pi f é a frequência angular da corrente, mu é a permeabilidade magnética do meio e sigma a condutividade elétrica do material. Essa profundidade de<a indica até que distância da superfície a corrente efetivamente penetra.

Passo 4

Como a corrente circula apenas em uma camada de espessura simde<a, a área efetiva de condução é aproximadamente
Arm effapprox Pcdotde<a,
em que P é o perímetro da seção transversal do condutor. Comparada à área total A, isso faz a resistência em AC crescer de
Rrm ac propto 1Arm eff enquanto Rrm dc propto 1A
Como de<a diminui quando f aumenta, a resistência aparente (e portanto a “resistividade aparente”) do condutor aumenta com a frequência.

Resposta

O efeito pelicular faz com que a corrente em AC fique confinada em uma camada de espessura de<a=raiz2/(omegamusigma) junto à superfície do condutor. Como só essa camada conduz, a área útil diminui e a resistência (resistividade aparente) do condutor aumenta quando a frequência cresce.

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