Quando um material condutor de eletricidade é exposto a um campo magnético, são induzidas correntes de Foucault no material.
Este fenómeno é designado por "aquecimento por indução".
As correntes parasitas concentram-se na superfície do material.
A geração de calor no material ocorre devido às correntes de Foucault induzidas.
Quando o fluxo magnético rodeado pelo laço condutor se altera, é gerado um potencial induzido no laço.
Do mesmo modo, quando um condutor é exposto a um campo magnético alternado, também gera um potencial induzido sob a ação da indução electromagnética.
Isto resulta na formação de uma corrente induzida ou corrente de Foucault no condutor.
Estas correntes induzidas superam a resistência do próprio condutor e geram calor joule.
Este calor é utilizado para aquecer o próprio condutor, fazendo com que este aqueça, derreta e atinja vários objectivos de processamento térmico.
Este é o princípio do aquecimento por indução de média frequência.
Os princípios físicos que regem o processo de aquecimento por indução são bastante simples.
Uma corrente alternada flui num solenoide ou bobina, o que gera um campo magnético transitório.
De acordo com as equações de Maxwell, este campo magnético induz correntes eléctricas (correntes de Foucault) em materiais condutores próximos.
Devido ao efeito Joule, é gerado calor no material condutor, atingindo o ponto de fusão do metal que está a ser aquecido.
Ajustando os parâmetros da corrente, o metal fundido pode ser mantido como um líquido ou a sua solidificação pode ser controlada com precisão.
As correntes de Foucault geradas fluem contra a resistividade do metal, resultando num calor localizado preciso sem qualquer contacto direto entre a peça e o indutor.
Tanto as peças magnéticas como as não magnéticas podem gerar este calor, que é frequentemente referido como o "efeito Joule".
Para além do efeito Joule, é gerado calor adicional internamente por histerese.
As peças magnéticas criam fricção interna à medida que passam por um indutor.
Os materiais magnéticos resistem naturalmente ao campo magnético em rápida mudança no interior do indutor, criando fricção interna, que gera calor.
O funcionamento de um forno de indução envolve um cadinho não condutor que contém o metal a fundir, rodeado por uma bobina de fio de cobre.
Uma poderosa corrente alternada flui através do fio, criando um campo magnético de inversão rápida que penetra no metal.
Este campo magnético induz correntes parasitas no interior do metal, que o aquecem através do aquecimento por efeito de Joule.
Em materiais ferromagnéticos como o ferro, o material também pode ser aquecido por histerese magnética, que envolve a inversão de dipolos magnéticos moleculares no metal.
As correntes de Foucault também provocam uma agitação vigorosa da massa fundida, garantindo uma boa mistura.
Uma vantagem do aquecimento por indução é o facto de o calor ser gerado dentro da própria carga do forno, em vez de ser aplicado por um combustível queimado ou outra fonte de calor externa.
Isto é particularmente importante em aplicações onde a contaminação é uma preocupação.
Quando o material da carga está fundido, a interação do campo magnético e as correntes eléctricas que fluem na bobina de indução produzem uma ação de agitação no metal fundido.
Esta ação de agitação força o metal fundido a subir no centro, criando um menisco caraterístico na superfície.
O grau de ação de agitação depende de factores como a potência e a frequência aplicadas, o tamanho e a forma da bobina e a densidade e viscosidade do metal fundido.
A ação de agitação é importante para misturar ligas, fundir peças torneadas e obter homogeneidade de temperatura em todo o forno.
No entanto, a agitação excessiva pode levar a uma maior recolha de gás, ao desgaste do revestimento e à oxidação das ligas.
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