Als Skin- oder Hauteffekt wird eine spezielle Eigenschaft von Wechselströmen bezeichnet. Während Gleichstrom den kompletten Querschnitt eines Leiters für den Elektronenfluss nutzen kann, wird ein Wechselstrom abhängig von der Frequenz an die Oberfläche gedrängt. Deshalb steht nur ein geringer Anteil des Leiters, eben die Oberfläche oder die Haut (englisch skin) für den Transport der Elektronen zur Verfügung.
Ursache dieses Phänomens ist das beim Stromfluss entstehende Magnetfeld. Das bildet sich nicht nur um den Leiter, sondern auch im Inneren. Induzierte Wirbelströme im Material erzeugen ein Magnetfeld, das die Elektronen zur Oberfläche drängt, wo natürlich weniger Raum zur Verfügung steht. Dieser Effekt ist in der Mitte des Leiters am stärksten und nimmt zum Rand hin ab. Der effektiv nutzbare Leitungsquerschnitt verringert sich dadurch, und der Widerstand des Leiters nimmt zu.
Technische Lösungen
Um diesen Effekt zu minimieren, werden in der Technik beim Transport hoher Frequenzen mehrere voneinander isolierte Drähte (Hochfrequenzlitze) eingesetzt. Auch spielt die Rauigkeit der Oberfläche eine gewichtige Rolle. Raue Oberflächen leiten den Strom schlechter.
Eine weitere Möglichkeit, die Leitfähigkeit zu erhöhen, besteht darin, die Oberfläche mit besser leitenden Stoffen wie Gold oder Silber zu überziehen. Gold ist zwar teuer, bietet aber den Vorteil, dass das Metall nicht an der Oberfläche oxidiert und unansehnlich wird. Deshalb sind bei hochwertigem Hi-Fi-Equipment die Stecker und Buchsen oft vergoldet.
In der Hochfrequenztechnik kommen dagegen mit Silber beschichtete Kupferdrähte zum Einsatz. Dabei genügt eine recht dünne Silberauflage, da ja fast der gesamte Strom nur auf der Oberfläche fließt. Bei ganz hohen Frequenzen kann sogar komplett auf den Innenleiter verzichtet werden (Hohlleiter). Die bestehen nur aus einer von innen versilberten rechteckigen Röhre.
Die Tabelle zeigt deutlich, wie "dick" die Haut eines Kupferleiters bei unterschiedlichen Frequenzen ist. Während bei der in Deutschland üblichen Netzfrequenz von 50 Hz in den meisten Fällen noch das gesamte Kabel für den Stromtransport genutzt werden kann, sind es bei 10 kHz (Audiobereich) nur noch 0,7 Millimeter und bei 10 MHz (Kurzwelle) sogar nur noch wenige Mikrometer. (jh/cm)