Efeito de pele ou “skin effect”

A passagem de corrente no condutor dá-se pela movimentação de cargas elétricas. Se a tensão for contínua, o sentido das cargas será sempre o mesmo. Se for alternada, ora dar-se-a por um sentido, ora pelo outro.

A corrente, quando contínua constante, tem freqüência zero. Assim, as cargas elétricas em movimento ocupam toda a seção do material condutor: toda e qualquer unidade de área transversal possui a mesma densidade de corrente.

Quando a corrente tem freqüência, surge um interessante fenômeno: as cargas elétricas em movimento tendem a se concentrar pela periferia do condutor, deixando assim a parte mais interna com uma densidade de corrente menor.

À medida que essa freqüência é aumentada, este efeito é mais significativo, ao ponto de não passar mais cargas pelo centro do condutor, apenas na região periférica, daí o nome Efeito de pele.

Um exemplo deste efeito é o caso das antenas serem ocas. Como a freqüência dos sinais é muito grande (kHz, MHz, GHz), se a antena fosse sólida, corrente nenhuma fluiria pelo centro, o que seria desperdício de material. Como as antenas não carecem de esforços mecânicos, seu modelo oco é uma solução ideal.

Já nas redes de distribuição e em nossas residências, o efeito de pele é desprezível (60Hz). Além disso, o uso de condutores ocos seriam inviáveis por dois motivos: 1) usamos cabos flexíveis (o que dificulta muito o formato oco) e 2) as configurações carecem de esforços mecânicos (passagem de cabo pelo eletroduto ou condutores aéreos submetidos à uma flecha devido à gravidade, por exemplo).

Outro fator que pode-se justificar o efeito de pele é o aquecimento excessivo dos condutores devido as harmônicas. Elas são de freqüência n vezes maior que a fundamental (60Hz, no nosso caso). Assim, as correntes de harmônicas tenderão a viajar mais pela periferia dos condutores (quanto maior a ordem da harmônica, mais periférica será a corrente de sua ordem), perto à camada isolante dos cabos. Por esta proximidade, o efeito térmico gerado pelas harmônicas será bem próximo ao material isolante, o que evidenciará o aquecimento.