عندما تتعرض مادة موصلة للكهرباء إلى مجال مغناطيسي، تتولد تيارات إيدي في المادة. وتسمى هذه الظاهرة "التسخين التعريفي". تتركز التيارات الدوامية على سطح المادة.
يحدث توليد الحرارة في المادة بسبب التيارات الدوامية المستحثة. عندما يتغير التدفق المغناطيسي المحاط بحلقة الموصل، يتولد جهد مستحث في الحلقة. وبالمثل، عندما يتعرض الموصل لمجال مغناطيسي متناوب، فإنه يولد أيضًا إمكانات مستحثة تحت تأثير الحث الكهرومغناطيسي، مما يؤدي إلى تكوين تيار مستحث أو تيار إيدي في الموصل.
تتغلب هذه التيارات المستحثة على مقاومة الموصل نفسه وتولد حرارة جول. تُستخدم هذه الحرارة لتسخين الموصل نفسه، مما يؤدي إلى تسخينه وذوبانه وتحقيق أغراض المعالجة الحرارية المختلفة. هذا هو مبدأ التسخين بالحث متوسط التردد.
المبادئ الفيزيائية التي تحكم عملية التسخين التعريفي بسيطة للغاية. يتدفق تيار متناوب في ملف لولبي أو ملف، مما يولد مجالًا مغناطيسيًا عابرًا. وفقا لمعادلات ماكسويل، فإن هذا المجال المغناطيسي يولد تيارات كهربائية (تيارات إيدي) في المواد الموصلة القريبة. بسبب تأثير جول، يتم توليد الحرارة في المادة الموصلة، وتصل إلى نقطة انصهار المعدن الذي يتم تسخينه. من خلال ضبط المعلمات الحالية، يمكن الحفاظ على المعدن المنصهر كسائل أو يمكن التحكم بدقة في تصلبه.
تتدفق التيارات الدوامة المتولدة ضد مقاومة المعدن، مما يؤدي إلى حرارة موضعية دقيقة دون أي اتصال مباشر بين الجزء والمحث. يمكن لكل من الأجزاء المغناطيسية وغير المغناطيسية توليد هذه الحرارة، والتي يشار إليها غالبًا باسم "تأثير جول".
بالإضافة إلى تأثير جول، يتم توليد حرارة إضافية داخليًا عن طريق التباطؤ. تخلق الأجزاء المغناطيسية احتكاكًا داخليًا أثناء مرورها عبر ملف حث. تقاوم المواد المغناطيسية بشكل طبيعي المجال المغناطيسي سريع التغير داخل المحث، مما يؤدي إلى احتكاك داخلي، مما يؤدي إلى توليد الحرارة.
يتضمن تشغيل فرن الحث بوتقة غير موصلة تحمل المعدن المراد صهره، ومحاطة بملف من الأسلاك النحاسية. يتدفق تيار متردد قوي عبر السلك، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا عكسيًا سريعًا يخترق المعدن. يُحدث هذا المجال المغناطيسي تيارات دوامية داخل المعدن، والتي تعمل على تسخينه من خلال تسخين جول. في المواد المغناطيسية مثل الحديد، يمكن أيضًا تسخين المادة عن طريق التباطؤ المغناطيسي، والذي يتضمن عكس ثنائيات القطب المغناطيسي الجزيئي في المعدن. تتسبب التيارات الدوامة أيضًا في تحريك المادة المصهورة بقوة، مما يضمن الخلط الجيد.
تتمثل ميزة التسخين بالحث في أن الحرارة تتولد داخل شحنة الفرن نفسها، بدلاً من تطبيقها بواسطة وقود محترق أو مصدر حرارة خارجي آخر. وهذا مهم بشكل خاص في التطبيقات التي يكون فيها التلوث مصدر قلق.
عندما تكون المادة المشحونة منصهرة، فإن تفاعل المجال المغناطيسي والتيارات الكهربائية المتدفقة في ملف الحث ينتج عنه حركة إثارة داخل المعدن المنصهر. يؤدي هذا التحريك إلى إجبار المعدن المنصهر على الارتفاع للأعلى في المركز، مما يؤدي إلى إنشاء هلالة مميزة على السطح. تعتمد درجة التحريك على عوامل مثل الطاقة والتردد المطبق، وحجم وشكل الملف، وكثافة ولزوجة المعدن المنصهر. يعد إجراء التحريك مهمًا لخلط السبائك وصهر الخراطة وتحقيق تجانس درجة الحرارة في جميع أنحاء الفرن. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي التحريك المفرط إلى زيادة التقاط الغاز، وتآكل البطانة، وأكسدة السبائك.
هل تبحث عن معدات مختبرية موثوقة لدراسة التيارات الدوامية والمواد المغناطيسية؟ لا تنظر أبعد من KINTEK! تم تصميم أدواتنا عالية الجودة لقياس وتحليل سلوك التيارات الدوامة وتوليد الحرارة في المواد الموصلة بدقة. لا تفوت فرصة تعزيز أبحاثك وتجاربك. اتصل بنا اليوم وانتقل بدراساتك إلى المستوى التالي باستخدام معدات المختبرات المتطورة من KINTEK.
