趋肤效应

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所属分类:音响技术
摘要

分享一篇关于线材趋肤效应的科普文章。珍爱生活,远离玄学。

“趋肤效应”是不少线材大神挂在嘴边的一个词,据说高频信号传输时主要分布在导线的表面,所以耳机线、RCA线甚至电源线通过在表面镀银,可以减少高频信号的衰减,从而改善高频,提高声音的通透性。

这个理论听起来很合理,然而事实果真如此吗?所谓的“高频信号”到底是多高?它到底分布在导体表面多厚的位置?似乎并没有哪位线材大神能说得清。

趋肤效应

最近正好从同事那里弄到些传输线理论方面的资料,找到如上图片里这么一篇,解开了自己的不少疑惑,于是也搬来给大家一起了解下。翻译下大体意思:

资料里说,趋肤效应有个“趋肤深度”的概念。当趋肤深度大于或等于导体厚度时,电流在导体横截面上是均匀分布的;只有当趋肤深度小于导体厚度时,才会发生电流集中到导体表面的现象。

那么趋肤深度到底有多厚呢?资料给出了一个计算公式,大家看图片里。其中δ是趋肤深度,f是信号频率,μ是导体磁导率,σ是导体电导率。例如,1GHz的信号在铝中传播,铝的电导率为4×10^7S/m,磁导率为4×10^-7H/m,那么根据公式算得趋肤深度为2.5微米。

根据这个公式,我们来推算一下在音频传输线中,趋肤效应的影响到底有多大?
以最常见的44.1kHz采样率的音频信号在铜线中传播为例:

44.1kHz采样率,能够还原的模拟信号最高频率为22.05kHz(不明白的百度下奈奎斯特采样定理);

纯铜的电导率是5.8×10^7S/m,,磁导率是4×10^-7H/m,实际线材的材料不一定是纯铜,但不会相差太大。把这几个参数代入公式,可以算得趋肤深度约为0.44毫米。

拿0.44毫米这个趋肤深度跟导体厚度对比一下,“导体厚度”对应到线材上,应该是线材里面铜丝的半径。那就是说,假如铜丝的半径小于0.44毫米,那么趋肤效应对一般音频信号传输根本没有影响!可能有的人没有概念,实际上半径0.44毫米的铜丝已经相当粗了,大家可以看看尺子感受一下。RCA线我不清楚,但耳机线里的铜丝肯定是没这么粗的。

啥,你说电源线?电源线里传输的可不是音频信号啊亲,电源线传输的是市电,频率只有50Hz!50Hz信号的趋肤深度是多少?你们自己算吧,我懒得算了。

so……这个趋肤效应影响高频声音的说法,似乎是有点扯淡吧?

顺带一提,我百度了一下,据说市面上大多数的所谓“镀银线”,实际上是镀锡线哦。

最后声明一下,发这个文章并不是要证明线材无用论,只是想让大家多了解一点线材方面的真相,不要太轻信那些对物理学一窍不通,却喜欢不懂装懂大谈线材原理忽悠小白的玄学家们。

文章来源耳机大家论坛 http://www.erji.net/

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