Orpheus
04-04-2005, 18:04
Não raras vezes levamos com propagandas dos fabricantes sobre cabos revolucionários que melhoram e por vezes até me parece que contrariam as leis da natureza, neste caso especifico o “Skin Efect”, ou em bom português o efeito de superfície.
O que acontece é que ao contrário dos sinais DC, os sinais AC encontram mais resistência do condutor á sua passagem á medida que a frequência aumenta e isso deve-se de facto ao dito efeito, ou seja basicamente a corrente eléctrica tende a passar mais pela superfície do condutor que pelo centro, devido a isto a sua resistência tende a aumentar com o aumentar da frequência mesmo para correntes de igual densidade (Amperes) mas com frequências diferentes pela razão de falta de espaço físico do condutor.
Se pensar-mos parece obvio que se ao aumentar-mos a frequência o sinal tende a aproximar-se da superfície parece então obvio que cada vez terá menos espaço físico o que resulta na obrigatoriedade da passagem do sinal mais ao centro e tendência para o aumentar da resistência efectiva do condutor o que em áudio significa perdas se forem substanciais nas gamas audíveis.
Saliente-se que o dito efeito de superfície é realmente importante para frequências muito altas, por isso se usam guias de onde nos radares que trabalham na ordem das dezenas de Gigahertz, como a corrente a essa frequência se espalha toda pela superfície as guias de onda são somente calhas metálicas geralmente rectangulares de paredes finas mas com área necessária para poder passar a potência necessária.
Para os parcos kHz do áudio tal não faz sentido, nem tão pouco o uso de cabos de fita, estes são muitas vezes usados devido á impedância do cabo e não pelo Skin Efect em si.
Quando tratamos da impedância do cabo pronto, aí estaremos sofrendo a influência da impedãncia propriamente dita, que é uma composição de capacitância, indutância e resistência. Além disso, observe-se que a propaganda de determinados fabricantes ao tratar de coisas como "Perfect Silver Surface" e "Perfect Copper Surface" e ligas compostas por cobre + diversos metais, como alumínio, prata e carbono, tal propaganda poderia ser válida para frequências na faixa de centenas de kHz mas não na faixa de áudio.
Um Condutor de Cobre OFC com um sinal de frequência 60Hz, através de cálculos para aqui não importantes, apresenta uma profundidade pelicular (p) de 8.57mm, ou seja esse sinal num cabo com secção suficiente tende a passar a 8.57mm da superfície, desta vez com 10khz tende a passar a 0.66mm e a 20khz 0.51mm, a 10Mhz a 21 µm
(p) profundidade pelicular, é a profundidade abaixo da superfície do condutor por onde circula uma corrente 0.37 vezes o valor da corrente na superfície (usa-se esse valor para os cálculos matemáticos porque o decréscimo da densidade de corrente da superfície para o centro é uma função exponencial decrescente).
Esqueçamos as equações para cálculos com "p" e apenas notemos que esse valor "p" nos diz a que profundidade (indo da borda para a centro do condutor) a corrente passa a ter valor muito menos importante que na superfície, nesta quase desprezível. Vejam que, para 60Hz, teremos 8,57mm, para 10 kHz, 0,66 mm e que para 20kHz, 0,51mm, ou seja, a corrente se espalha em TODO o fio aquele muito usado pelos fabricantes de "interconnects", o de seção 24AWG (0,50 mm2), o que dá 0,4 mm de raio, bem menor que "p"!); portanto, a corrente estará também no centro do condutor, e com valores bem altos, e não só na superfície como nos querem fazer crer os fabricantes de cabos. Isso porque o diâmetro do condutor é insuficiente para que a corrente no seu centro seja nula.
Logo, a tentativa desesperada de minorar a "nociva influência" do "skin effect" com superfícies externas mais lisas devido a ligas de metais venusianos fundidas a bordo da Estação Espacial Internacional, é infrutífera, pois tal efeito é quase desprezível para a faixa de áudio! Já para 10 mHz a corrente está quase que só na superfície do condutor.
Outra coisa: se aumentarmos o diâmetro do condutor para forçar o "skin effect", a densidade de corrente na superfície do condutor vai é diminuir, se reduzirmos o diâmetro, a resistência vai aumentar, uma vez que teremos mais corrente em menos espaço...
Há um tipo de cabo chamado "Litz Wire" (do Alemão "Litzendraht", ou fio enrolado, trançado...) que é muito usado para reduzir o "skin effect". Diferentemente dos cabos com condutores multifilares (ou seja, compostos por vários condutores finos para formar cada condutor encapado), o fio Litz é composto por fios muito finos, só que são encapados um por um e trançados com cuidado, num padrão calculado pelas equações de Maxell e funções de Besel, de forma que o campo magnético total actue de modo igual em cada um dos fios e leve a uma corrente total bem distribuída entre eles. Fios Litz são usados em transformadores para alta frequência (como os transformadores de acoplamento de sistemas digitais balanceados para PCM, TDM, Raw Data, DSD, nos antigos amplificadores valvulados dos transmissores das rádios AM/FM, e em raríssimos valvulados de áudio), com o intuito de aumentar tremendamente sua eficiência para altas freqüências.
Assim estes ditos cabos Litz que encontramos com frequência em fabricantes como a Kimber ao serem constituídos por vários condutores sólidos finos forçam o skin efect em cada condutor e evitam a resistência elevada uma vez que são usados vários condutores para o mesmo sinal, experimentem...
Orpheus
O que acontece é que ao contrário dos sinais DC, os sinais AC encontram mais resistência do condutor á sua passagem á medida que a frequência aumenta e isso deve-se de facto ao dito efeito, ou seja basicamente a corrente eléctrica tende a passar mais pela superfície do condutor que pelo centro, devido a isto a sua resistência tende a aumentar com o aumentar da frequência mesmo para correntes de igual densidade (Amperes) mas com frequências diferentes pela razão de falta de espaço físico do condutor.
Se pensar-mos parece obvio que se ao aumentar-mos a frequência o sinal tende a aproximar-se da superfície parece então obvio que cada vez terá menos espaço físico o que resulta na obrigatoriedade da passagem do sinal mais ao centro e tendência para o aumentar da resistência efectiva do condutor o que em áudio significa perdas se forem substanciais nas gamas audíveis.
Saliente-se que o dito efeito de superfície é realmente importante para frequências muito altas, por isso se usam guias de onde nos radares que trabalham na ordem das dezenas de Gigahertz, como a corrente a essa frequência se espalha toda pela superfície as guias de onda são somente calhas metálicas geralmente rectangulares de paredes finas mas com área necessária para poder passar a potência necessária.
Para os parcos kHz do áudio tal não faz sentido, nem tão pouco o uso de cabos de fita, estes são muitas vezes usados devido á impedância do cabo e não pelo Skin Efect em si.
Quando tratamos da impedância do cabo pronto, aí estaremos sofrendo a influência da impedãncia propriamente dita, que é uma composição de capacitância, indutância e resistência. Além disso, observe-se que a propaganda de determinados fabricantes ao tratar de coisas como "Perfect Silver Surface" e "Perfect Copper Surface" e ligas compostas por cobre + diversos metais, como alumínio, prata e carbono, tal propaganda poderia ser válida para frequências na faixa de centenas de kHz mas não na faixa de áudio.
Um Condutor de Cobre OFC com um sinal de frequência 60Hz, através de cálculos para aqui não importantes, apresenta uma profundidade pelicular (p) de 8.57mm, ou seja esse sinal num cabo com secção suficiente tende a passar a 8.57mm da superfície, desta vez com 10khz tende a passar a 0.66mm e a 20khz 0.51mm, a 10Mhz a 21 µm
(p) profundidade pelicular, é a profundidade abaixo da superfície do condutor por onde circula uma corrente 0.37 vezes o valor da corrente na superfície (usa-se esse valor para os cálculos matemáticos porque o decréscimo da densidade de corrente da superfície para o centro é uma função exponencial decrescente).
Esqueçamos as equações para cálculos com "p" e apenas notemos que esse valor "p" nos diz a que profundidade (indo da borda para a centro do condutor) a corrente passa a ter valor muito menos importante que na superfície, nesta quase desprezível. Vejam que, para 60Hz, teremos 8,57mm, para 10 kHz, 0,66 mm e que para 20kHz, 0,51mm, ou seja, a corrente se espalha em TODO o fio aquele muito usado pelos fabricantes de "interconnects", o de seção 24AWG (0,50 mm2), o que dá 0,4 mm de raio, bem menor que "p"!); portanto, a corrente estará também no centro do condutor, e com valores bem altos, e não só na superfície como nos querem fazer crer os fabricantes de cabos. Isso porque o diâmetro do condutor é insuficiente para que a corrente no seu centro seja nula.
Logo, a tentativa desesperada de minorar a "nociva influência" do "skin effect" com superfícies externas mais lisas devido a ligas de metais venusianos fundidas a bordo da Estação Espacial Internacional, é infrutífera, pois tal efeito é quase desprezível para a faixa de áudio! Já para 10 mHz a corrente está quase que só na superfície do condutor.
Outra coisa: se aumentarmos o diâmetro do condutor para forçar o "skin effect", a densidade de corrente na superfície do condutor vai é diminuir, se reduzirmos o diâmetro, a resistência vai aumentar, uma vez que teremos mais corrente em menos espaço...
Há um tipo de cabo chamado "Litz Wire" (do Alemão "Litzendraht", ou fio enrolado, trançado...) que é muito usado para reduzir o "skin effect". Diferentemente dos cabos com condutores multifilares (ou seja, compostos por vários condutores finos para formar cada condutor encapado), o fio Litz é composto por fios muito finos, só que são encapados um por um e trançados com cuidado, num padrão calculado pelas equações de Maxell e funções de Besel, de forma que o campo magnético total actue de modo igual em cada um dos fios e leve a uma corrente total bem distribuída entre eles. Fios Litz são usados em transformadores para alta frequência (como os transformadores de acoplamento de sistemas digitais balanceados para PCM, TDM, Raw Data, DSD, nos antigos amplificadores valvulados dos transmissores das rádios AM/FM, e em raríssimos valvulados de áudio), com o intuito de aumentar tremendamente sua eficiência para altas freqüências.
Assim estes ditos cabos Litz que encontramos com frequência em fabricantes como a Kimber ao serem constituídos por vários condutores sólidos finos forçam o skin efect em cada condutor e evitam a resistência elevada uma vez que são usados vários condutores para o mesmo sinal, experimentem...
Orpheus