عندما تتعرّض مادة موصلة للكهرباء لمجال مغناطيسي، تُستحث تيارات دوامة في المادة.
وتسمى هذه الظاهرة "التسخين بالحث".
وتتركز التيارات الدوامية على سطح المادة.
ويحدث توليد الحرارة في المادة بسبب التيارات الدوامة المستحثة.
وعندما يتغير التدفق المغناطيسي المحيط بحلقة الموصل، يتولد جهد مستحث في الحلقة.
وبالمثل، عندما يتعرَّض موصل لمجال مغناطيسي متناوب، فإنه يولِّد أيضًا جهدًا مستحثًّا تحت تأثير الحث الكهرومغناطيسي.
وينتج عن ذلك تكوُّن تيار مستحث أو تيار دوّامي في الموصل.
تتغلب هذه التيارات المستحثة على مقاومة الموصل نفسه وتولد حرارة جول.
وتُستخدم هذه الحرارة في تسخين الموصل نفسه، مما يؤدي إلى تسخينه وانصهاره وتحقيق أغراض مختلفة من المعالجة الحرارية.
هذا هو مبدأ التسخين بالحث متوسط التردد.
المبادئ الفيزيائية التي تحكم عملية التسخين بالحث بسيطة للغاية.
يتدفق تيار متردد في ملف لولبي أو ملف، مما يولد مجالاً مغناطيسيًا عابرًا.
ووفقًا لمعادلات ماكسويل، يستحث هذا المجال المغناطيسي تيارات كهربائية (تيارات دوامة) في المواد الموصلة القريبة.
وبسبب تأثير جول، تتولد حرارة في المادة الموصلة تصل إلى درجة انصهار المعدن الذي يتم تسخينه.
ومن خلال ضبط معلمات التيار، يمكن الحفاظ على المعدن المنصهر كسائل أو يمكن التحكم في تصلبه بدقة.
تتدفق التيارات الدوامة المتولدة مقابل مقاومة المعدن، مما يؤدي إلى حرارة موضعية دقيقة دون أي تلامس مباشر بين الجزء والمحرّض.
يمكن لكل من الأجزاء المغناطيسية وغير المغناطيسية توليد هذه الحرارة، والتي يشار إليها غالبًا باسم "تأثير جول".
وبالإضافة إلى تأثير جول، تتولد حرارة إضافية داخليًا عن طريق التباطؤ.
تُنشئ الأجزاء المغناطيسية احتكاكًا داخليًا أثناء مرورها عبر المحرِّض.
تقاوم المواد المغناطيسية بطبيعة الحال المجال المغناطيسي المتغير بسرعة داخل المحرِّض، مما يخلق احتكاكًا داخليًا يولد حرارة.
ينطوي تشغيل فرن الحث على بوتقة غير موصلة تحمل المعدن المراد صهره، محاطة بملف من الأسلاك النحاسية.
يتدفق تيار متناوب قوي عبر السلك، مما يخلق مجالاً مغناطيسياً سريع الانعكاس يخترق المعدن.
يستحث هذا المجال المغناطيسي تيارات دوامة داخل المعدن، مما يؤدي إلى تسخينه من خلال تسخين جول.
وفي المواد المغناطيسية الحديدية مثل الحديد، يمكن أيضًا تسخين المادة عن طريق التباطؤ المغناطيسي، الذي ينطوي على انعكاس ثنائيات الأقطاب المغناطيسية الجزيئية في المعدن.
وتتسبب التيارات الدوامة أيضًا في تقليب قوي للذوبان، مما يضمن خلطًا جيدًا.
وتتمثل إحدى مزايا التسخين بالحث في أن الحرارة تتولد داخل شحنة الفرن نفسه، 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 مادة الشحنة منصهرة، ينتج عن تفاعل المجال المغناطيسي والتيارات الكهربائية المتدفقة في ملف الحث حركة تقليب داخل المعدن المنصهر.
ويجبر فعل التقليب هذا المعدن المنصهر على الارتفاع لأعلى في المركز، مما يخلق غضروفًا هلاليًا مميزًا على السطح.
تعتمد درجة حركة التقليب على عوامل مثل الطاقة والتردد المستخدم، وحجم الملف وشكله، وكثافة المعدن المنصهر ولزوجته.
إن حركة التقليب مهمة لخلط السبائك، وصهر الخلائط، وتحقيق تجانس درجة الحرارة في جميع أنحاء الفرن.
ومع ذلك، يمكن أن يؤدي التقليب المفرط إلى زيادة التقاط الغازات وتآكل البطانة وأكسدة السبائك.
مواصلة الاستكشاف، استشر خبرائنا
هل تبحث عن معدات معملية موثوقة لدراسة التيارات الدوامية والمواد المغناطيسية؟ لا تبحث أكثر من KINTEK!
تم تصميم أدواتنا عالية الجودة لقياس وتحليل سلوك التيارات الدوامية وتوليد الحرارة في المواد الموصلة بدقة.
لا تفوت فرصة تعزيز أبحاثك وتجاربك.
اتصل بنا اليوم وارتقِ بدراساتك إلى المستوى التالي مع معدات مختبر KINTEK المتطورة.
