يعتمد مبدأ عمل فرن الحث على الحث الكهرومغناطيسي وتأثير جول. ويتكون الفرن من مصدر طاقة، وملف حثي، وبوتقة مصنوعة من مواد حرارية. تحتوي البوتقة على الشحنة المعدنية التي تعمل بمثابة اللف الثانوي للمحول. عندما يتم توصيل ملف الحث بمصدر طاقة تيار متردد، فإنه يولد مجالاً مغناطيسيًا متناوبًا. يستحث هذا المجال المغناطيسي قوة دافعة كهربية في الشحنة المعدنية، مما يؤدي إلى توليد تيارات دوامية داخل الشحنة. وتؤدي هذه التيارات، بسبب المقاومة الكهربية للمعدن، إلى تسخين جول الذي يؤدي إلى تسخين المعدن وصهره. وفي المواد المغناطيسية الحديدية، يمكن أن يحدث تسخين إضافي بسبب التباطؤ المغناطيسي.
الحث الكهرومغناطيسي:
عندما يتم تنشيط ملف الحث بتيار كهربائي عالي التردد، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا متذبذبًا حول البوتقة. ويخترق هذا المجال المغناطيسي الشحنة المعدنية في البوتقة، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي في المعدن. وتشبه عملية الحث هذه طريقة عمل المحولات، حيث تعمل الشحنة المعدنية كالملف الثانوي للمحول الكهربائي، ويعمل ملف الحث كالملف الأولي.تأثير جول:
تتدفق التيارات الكهربائية المستحثة، المعروفة باسم التيارات الدوامية، عبر المقاومة الكهربائية للشحنة المعدنية. ويولد هذا التدفق للتيار عبر المقاومة حرارة، وهي ظاهرة تعرف باسم تسخين جول. وتكون الحرارة المتولدة كافية لصهر الشحنة المعدنية.
التباطؤ المغناطيسي (في المواد المغناطيسية الحديدية):
في مواد مثل الحديد، لا يستحث المجال المغناطيسي تيارات دوامية فحسب، بل يتسبب أيضًا في انعكاس ثنائيات الأقطاب المغناطيسية الجزيئية. وتولد عملية الانعكاس هذه حرارة إضافية، مما يساهم في التسخين الكلي للمادة.مادة البوتقة:
يمكن صنع البوتقة من مواد غير موصلة مثل السيراميك أو مواد موصلة مثل الجرافيت. عندما تكون مصنوعة من مواد غير موصلة، يتم تسخين الشحنة المعدنية فقط. ومع ذلك، إذا كانت البوتقة موصلة للمعادن، يتم تسخين كل من البوتقة والشحنة، مما يتطلب أن تتحمل مادة البوتقة درجات الحرارة العالية ومنع تلوث المادة المسخنة.
