Bonjour, j'ai remarqué que quand je fais passer du courant alternatif dans un fil électrique, le courant ne se répartit pas uniformément sur toute la surface du fil mais plutôt près de la surface. Pourquoi ça arrive-t-il et comment puis-je éviter ça ?
Current density and Ohm's law

Current density is the rate at which charge passes through a chosen unit area. It is defined as a vector whose magnitude is the current per unit cross-sectional area. As discussed in Reference direction, the direction is arbitrary. Conventionally, if the moving charges are positive, then the current density has the same sign as the velocity of the charges. For negative charges, the sign of the current density is opposite to the velocity of the charges. In SI units, current density (symbol: j) is expressed in the SI base units of amperes per square metre.

In linear materials such as metals, and under low frequencies, the current density across the conductor surface is uniform. In such conditions, Ohm's law states that the current is directly proportional to the potential difference between two ends (across) of that metal (ideal) resistor (or other ohmic device): I = V R, {\displaystyle I={V \over R}\,,}

where I {\displaystyle I} is the current, measured in amperes; V {\displaystyle V} is the potential difference, measured in volts; and R {\displaystyle R} is the resistance, measured in ohms. For alternating currents, especially at higher frequencies, skin effect causes the current to spread unevenly across the conductor cross-section, with higher density near the surface, thus increasing the apparent resistance.
Effets aux hautes fréquences

Un courant continu circule uniformément sur toute la section transversale d'un fil homogène et électriquement conducteur. Un courant alternatif de toute fréquence est repoussé du centre du fil vers sa surface extérieure. Ceci est dû au fait qu'un courant alternatif (qui est le résultat de l'accélération des charges électriques) crée des ondes électromagnétiques (un phénomène connu sous le nom de rayonnement électromagnétique). Les conducteurs électriques ne sont pas favorables aux ondes électromagnétiques (un conducteur électrique parfait interdit toutes les ondes électromagnétiques à l'intérieur de sa limite), donc un fil constitué d'un conducteur non parfait (un conducteur avec une conductivité électrique finie, plutôt qu'infinie) repousse le courant alternatif, ainsi que leurs champs électromagnétiques associés, du centre du fil. Le phénomène du courant alternatif repoussé du centre du conducteur est appelé « effet de peau ». Un courant continu ne présente pas cet effet, car il ne crée pas d'ondes électromagnétiques.

À très haute fréquence, le courant ne circule plus à l'intérieur du fil, mais circule efficacement à la surface du fil, dans une épaisseur de quelques profondeurs de peau. La profondeur de peau est l'épaisseur à laquelle la densité de courant est réduite de 63 %. Même à des fréquences relativement basses utilisées pour la transmission d'énergie (50 Hz – 60 Hz), une distribution non uniforme du courant se produit encore dans les conducteurs suffisamment épais. Par exemple, la profondeur de peau d'un conducteur en cuivre est d'environ 8,57 mm à 60 Hz, de sorte que les conducteurs à courant élevé sont généralement creux pour réduire leur masse et leur coût. Cette tendance du courant alternatif à circuler principalement dans la périphérie des conducteurs réduit la section transversale effective du conducteur. Cela augmente la résistance effective du conducteur au courant alternatif, car la résistance est inversement proportionnelle à la section transversale. La résistance au courant alternatif d'un conducteur est supérieure à sa résistance au courant continu, ce qui entraîne une perte d'énergie plus importante due au chauffage joulian (également appelé perte I²R).
### Query ###
Bonjour, j'ai remarqué que quand je fais passer du courant alternatif dans un fil électrique, le courant ne se répartit pas uniformément sur toute la surface du fil mais plutôt près de la surface. Pourquoi ça arrive-t-il et comment puis-je éviter ça ?

### Main Text ###
Current density and Ohm's law

Current density is the rate at which charge passes through a chosen unit area. It is defined as a vector whose magnitude is the current per unit cross-sectional area. As discussed in Reference direction, the direction is arbitrary. Conventionally, if the moving charges are positive, then the current density has the same sign as the velocity of the charges. For negative charges, the sign of the current density is opposite to the velocity of the charges. In SI units, current density (symbol: j) is expressed in the SI base units of amperes per square metre.

In linear materials such as metals, and under low frequencies, the current density across the conductor surface is uniform. In such conditions, Ohm's law states that the current is directly proportional to the potential difference between two ends (across) of that metal (ideal) resistor (or other ohmic device): I = V R, {\displaystyle I={V \over R}\,,}

where I {\displaystyle I} is the current, measured in amperes; V {\displaystyle V} is the potential difference, measured in volts; and R {\displaystyle R} is the resistance, measured in ohms. For alternating currents, especially at higher frequencies, skin effect causes the current to spread unevenly across the conductor cross-section, with higher density near the surface, thus increasing the apparent resistance.

### Supplementary Text ###
Effets aux hautes fréquences

Un courant continu circule uniformément sur toute la section transversale d'un fil homogène et électriquement conducteur. Un courant alternatif de toute fréquence est repoussé du centre du fil vers sa surface extérieure. Ceci est dû au fait qu'un courant alternatif (qui est le résultat de l'accélération des charges électriques) crée des ondes électromagnétiques (un phénomène connu sous le nom de rayonnement électromagnétique). Les conducteurs électriques ne sont pas favorables aux ondes électromagnétiques (un conducteur électrique parfait interdit toutes les ondes électromagnétiques à l'intérieur de sa limite), donc un fil constitué d'un conducteur non parfait (un conducteur avec une conductivité électrique finie, plutôt qu'infinie) repousse le courant alternatif, ainsi que leurs champs électromagnétiques associés, du centre du fil. Le phénomène du courant alternatif repoussé du centre du conducteur est appelé « effet de peau ». Un courant continu ne présente pas cet effet, car il ne crée pas d'ondes électromagnétiques.

À très haute fréquence, le courant ne circule plus à l'intérieur du fil, mais circule efficacement à la surface du fil, dans une épaisseur de quelques profondeurs de peau. La profondeur de peau est l'épaisseur à laquelle la densité de courant est réduite de 63 %. Même à des fréquences relativement basses utilisées pour la transmission d'énergie (50 Hz – 60 Hz), une distribution non uniforme du courant se produit encore dans les conducteurs suffisamment épais. Par exemple, la profondeur de peau d'un conducteur en cuivre est d'environ 8,57 mm à 60 Hz, de sorte que les conducteurs à courant élevé sont généralement creux pour réduire leur masse et leur coût. Cette tendance du courant alternatif à circuler principalement dans la périphérie des conducteurs réduit la section transversale effective du conducteur. Cela augmente la résistance effective du conducteur au courant alternatif, car la résistance est inversement proportionnelle à la section transversale. La résistance au courant alternatif d'un conducteur est supérieure à sa résistance au courant continu, ce qui entraîne une perte d'énergie plus importante due au chauffage joulian (également appelé perte I²R).

### Draft ###

### 1. Query Parsing

"courant alternatif dans un fil électrique" → AC current in electrical wire
"courant ne se répartit pas uniformément" → current doesn't distribute uniformly
"près de la surface" → near surface concentration
"comment puis-je éviter ça ?" → how can I prevent this?

User observes skin effect. Wants explanations + solutions.

### 2. Phenomenon Identification

● Skin effect = primary cause
● Higher frequencies → more pronounced effect  
● Current concentrates near conductor surface
● 63% density drops below skin depth boundary

Physical mechanism:
- AC creates electromagnetic fields
- Fields oppose propagation → reflection
- Current pushed to surface
- ∴ Non-uniform distribution

### 3. Technical Analysis

Skin depth calculation: δ = √(ρ/(πfμ))
- ρ = resistivity [Ω·m]  
- f = frequency [Hz]
- μ = permeability [H/m]

Copper at 60Hz: δ ≈ 8.57mm
→ Current flows in surface layer ≈ 17mm thick
→ Core current density drops significantly

### 4. Practical Solutions

**Frequency reduction:**
- Lower AC frequency → deeper penetration
- 50Hz vs 60Hz: minimal difference
- Not practical for grid applications

**Conductor geometry:**  
- Hollow conductors → surface area maximized
- Litz wire construction → multiple thin strands
- Braided configurations → distributed current

**Material selection:**
- Better conductivity → deeper penetration
- Silver > copper > aluminum
- But cost considerations dominate

### 5. Limitations & Trade-offs

⚠ Complete elimination impossible with AC
⚠ Higher conductivity → higher losses at frequency f
⚠ Solution increases complexity/cost

∴ Engineering compromise required:
- Accept some skin effect
- Optimize for specific frequency range
- Balance efficiency vs practical constraints

**Key insight:** This is fundamental electromagnetic behavior, not material defect. Cannot be "avoided" - can only be managed.

### Answer###
Le phénomène que vous observez s'appelle l'effet de peau et il est effectivement causé par le courant alternatif qui circule dans le fil.

Ce phénomène se produit car un courant alternatif, qui résulte de l'accélération des charges électriques, crée des ondes électromagnétiques. Les conducteurs électriques ne sont pas favorables au passage des ondes électromagnétiques, ce qui explique pourquoi le courant alternatif est repoussé du centre du fil vers sa surface extérieure.

À très haute fréquence, le courant ne circule plus à l'intérieur du fil mais uniquement à sa surface, dans une épaisseur de quelques profondeurs de peau. La profondeur de peau correspond à l'épaisseur où la densité de courant diminue de 63%. Même à des fréquences relativement basses comme celles utilisées pour la transmission d'énergie (50 Hz – 60 Hz), une distribution non uniforme du courant se produit encore dans les conducteurs suffisamment épais.

Pour éviter cet effet, vous pourriez utiliser des conducteurs creux ou à parois minces, car cela permet une meilleure répartition du courant sur toute la section du conducteur. Cette distribution non uniforme du courant alternatif réduit la section transversale effective du conducteur et augmente sa résistance apparente.

Cependant, l'élimination complète de ce phénomène est difficile à réaliser avec du courant alternatif, car il est inhérent aux propriétés électromagnétiques des conducteurs.