感应炉的工作原理基于电磁感应和焦耳效应。感应炉由电源、感应线圈和耐火材料制成的坩埚组成。坩埚中装有作为变压器次级绕组的金属炉料。当感应线圈连接到交流电源时,就会产生交变磁场。该磁场会在金属电荷中产生电动势,从而在电荷中产生涡流。由于金属的电阻,这些电流会产生焦耳热,加热并熔化金属。在铁磁材料中,由于磁滞作用,还会产生额外的加热。
电磁感应:
当感应线圈通以高频电流时,会在坩埚周围产生一个波动磁场。磁场穿透坩埚中的金属电荷,在金属中产生电流。这一感应过程类似于变压器的工作原理,金属电荷充当变压器的次级绕组,而感应线圈则充当初级绕组。焦耳效应:
被称为涡流的感应电流流经金属电荷的电阻。电流通过电阻时会产生热量,这种现象称为焦耳热。产生的热量足以熔化金属电荷。
磁滞现象(在铁磁材料中):
在铁等材料中,磁场不仅会诱发涡流,还会导致分子磁偶极子反转。这种反转过程会产生额外的热量,从而促进材料的整体加热。坩埚材料:
坩埚可以由陶瓷等非导电材料或石墨等导电材料制成。使用非导电材料时,只有金属电荷会被加热。但是,如果坩埚是导电的,则坩埚和炉料都会被加热,这就要求坩埚材料能够承受高温,并防止被加热材料受到污染。