Skip to content
Omnikalc

Calculer l'épaisseur de peau d'un conducteur

Calculez la profondeur de pénétration du courant alternatif dans le cuivre, l'aluminium et d'autres métaux à une fréquence donnée, et estimez la hausse de résistance d'un fil rond.

Mis à jour le
Vos paramètres

Valeur hors limites

Valeur hors limites

mm

Valeur hors limites

Résultats

Épaisseur de peau

65,23 µm

Résistance AC ÷ DC du fil (approx.)

4,08

Le fil dépasse deux fois l'épaisseur de peau : un fil de Litz ou un conducteur creux serait utile
Épaisseur de peau en millimètres
0,06523 mm
Épaisseur de peau en mils
2,568 mil

L’effet de peau

Le courant continu se répartit uniformément dans un fil. Le courant alternatif, non : le champ magnétique variable à l’intérieur du conducteur repousse le courant vers la surface. Plus la fréquence monte, plus le courant circule dans une couche extérieure mince. L’épaisseur de peau est la profondeur à laquelle la densité de courant est tombée à 1/e, environ 37 %, de sa valeur en surface.

La formule

δ = √(ρ ÷ (π × f × μ0 × μr))

où ρ est la résistivité, f la fréquence, μ0 = 4π × 10⁻⁷ H/m et μr la perméabilité relative (1 pour le cuivre, l’aluminium, l’argent, l’or et le laiton).

Valeurs typiques pour le cuivre

  • 50 Hz : environ 9,2 mm
  • 10 kHz : environ 0,65 mm
  • 1 MHz : environ 65 µm
  • 100 MHz : environ 6,5 µm
  • 10 GHz : environ 0,65 µm

L’épaisseur de peau diminue comme la racine carrée de la fréquence : une fréquence 100 fois plus élevée donne une épaisseur 10 fois plus faible.

Résistance en alternatif d’un fil

Quand le diamètre d du fil est très supérieur à δ, le courant circule en pratique dans un anneau d’épaisseur δ, et la résistance augmente à peu près ainsi :

R ac ÷ R dc ≈ d ÷ (4δ) + 1/4

Pour un fil de cuivre de 1 mm à 1 MHz : 1 ÷ (4 × 0,065) + 0,25 ≈ 4,1. Le fil présente quatre fois sa résistance en continu. Quand d est inférieur à environ deux épaisseurs de peau, l’effet est faible.

Conséquences pratiques

  • Lignes électriques : à 50 Hz, des conducteurs de plus de 2 cm environ n’apportent presque rien ; les réseaux utilisent des câbles en aluminium toronné autour d’une âme en acier.
  • Alimentations à découpage : les bobinages de transformateurs à 100 kHz utilisent du fil de Litz, formé de nombreux brins fins isolés, ou du feuillard de cuivre.
  • Radiofréquences : l’argenture est utile car seule la surface conduit. Un tube creux fonctionne aussi bien qu’une tige pleine.
  • Blindage : un blindage épais de plusieurs épaisseurs de peau arrête les champs haute fréquence.

Les matériaux magnétiques comme l’acier ont un μr de plusieurs centaines ou milliers, donc une épaisseur de peau bien plus faible. Le calculateur accepte μr pour ce cas, mais la perméabilité varie avec le champ.

Questions fréquentes

Quelle est l'épaisseur de peau du cuivre à 50 Hz ?

Environ 9,2 mm.

Quelle est l'épaisseur de peau du cuivre à 1 MHz ?

Environ 65 µm.

Pourquoi l'effet de peau augmente-t-il la résistance ?

Le courant se concentre dans une fine couche extérieure, la section utile diminue.

À quoi sert le fil de Litz ?

Ses nombreux brins fins isolés réduisent les pertes par effet de peau et de proximité dans les bobinages haute fréquence.

Ce calculateur vous a-t-il été utile ?

Merci pour votre avis !

Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.