Kabuk veya deri (skin)-etkisi, iletken bir ortama nüfuz eden
(penetrat) elektromagnetik dalgaların dacay (bozunum) olgusudur.
Alternatif elektrik alanı ve ilişkili magnetik alan
iletkenin içine nüfuz edemez, fakat nisbeten ince yüzey tabakada (kabuk
tabakası denir) yoğunlaşır. Kabuk etkisinin doğası şöyle açıklanır: İletkendeki
serbest elektronlar, harici bir alternatif alanın etkisi altında, iletken hacmi
içindeki dış alanı kompanse eden akımlar yaratır (kabuk etkisi metaller,
plazma, iyonosfer, dejeneratif yarıiletkenler ve yeterli iletkenliğe sahip
diğer ortamlarda meydana gelir).
Kabuk tabakasının derinliği büyük ölçüde örneğin
iletkenliğine, elektromagnetik alanın frekansına ve örneğin yüzey koşullarına
bağlıdır. Kabuk derinliği düşük frekanslarda, oldukça yüksektir, frekans
yükseldikçe azalır. Metallerin kabuk tabakası derinliği, optimal aralıklarda,
dalga boyuyuyla kıyaslanabilir seviyelerdedir (bu durum elektromagnetik alanın
düşük penetrasyonundan ve toplam yansıtmayla açıklanır). Örneğin, 50 Hz
(kentsel akım frekansı) elektromagnetik alan frekansında bakır teldeki kabuk
tabaka derinliği 1 cm, 5 kHz frekansta 0.1 cm, 0.5 MHz frekansta 10 mikron
kadardır.
Elektronların ortalama serbest yolunun kabuk tabakalarının
kalınlığını aştığı bazı durumlar vardır; buna anormal kabuk etkisi denir (saf
metallerin düşük sıcaklıkta mikrodalga elektromagnetik alana maruz
bırakılmasında oluşur). Böyle bir etkinin altında örnek yüzeyinde elektronların
saçılması kabuk tabakanın kalınlığını etkilemez.
Alternatif elektromagnetik alanın intesitesinin yeteri kadar
yüksek olduğu durumda, ortam parameteleri (iletkenlik gibi) alana bağlı olmaya
başlayacağından, kabuk etkisi non-lineer olur. kabuk tabakaların derinliği de
elektromagnetik alan şiddetine bağlı olmaya başlar (non-lineer kabuk etkisi
plazmalarda çok kolay gerçekleşir). Elektromagnetik alan genliklerinin, kabuk etkisinin
non-lineer faza geçtiği eşik değerleri, ortama ve elektromagnetik alan
frekanslarına bağlıdır.
Şekil-1: Bazı malzemelerin oda sıcaklığındaki kabuk
derinliği-frekans ilişkisi
Şekil-2: DC ve AC sistemlerde kabuk-etkisi; (a) DC sistemde
iletkenin tümünden akım geçer, (b) düşük frekanslı AC sistemde iletkenin
merkezinden akım geçmes, (c) frekans arttıkça akım yoğunluğu iletken yüzeyine
doğru artar ve iletkenin iç tarafından akım geçmez
