Selamat datang di dunia tungku induksi. Sederhananya, tungku induksi adalah tungku listrik yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik untuk mengubah energi listrik menjadi energi panas, sehingga memanaskan atau melelehkan logam. Ini seperti sangat kuat, efisien “oven microwave,” tapi yang hanya bekerja pada bahan konduktif (terutama logam).
Prinsip Inti: Pemanasan Induksi Elektromagnetik
Untuk memahami tungku induksi, Anda harus terlebih dahulu memahami konsepnya “pemanasan induksi elektromagnetik.” Prinsip ini didasarkan pada dua fenomena fisik utama:
- Induksi Elektromagnetik (Hukum Induksi Faraday)
- Efek Joule (Pemanasan Joule)
Mari kita uraikan proses ini:
Melangkah 1: Hasilkan Medan Magnet Bolak-balik
- Salah satu komponen inti tungku induksi adalah kumparan induksi, yang dililitkan dari tabung tembaga berongga.
- Ketika sebuah arus bolak-balik (AC) dengan frekuensi yang sesuai (tinggi, sedang, atau frekuensi saluran) melewati kumparan ini, itu menghasilkan dengan cepat medan magnet bolak-balik di sekitar kumparan.
Melangkah 2: Menginduksi Arus pada Logam
- Kami menempatkan logam untuk dipanaskan atau dicairkan (dikenal sebagai mengenakan biaya) ke dalam medan magnet bolak-balik ini (Misalnya, dalam wadah yang ditempatkan di dalam kumparan induksi).
- Menurut prinsip induksi elektromagnetik, medan magnet yang terus berubah ini “pemotongan” melalui konduktor logam, “menginduksi” arus listrik dalam muatan logam.
- Arus loop tertutup yang terbentuk di dalam konduktor disebut “arus eddy” karena jalurnya menyerupai pusaran air atau pusaran air.
Konversi Energi: Bagaimana Energi Listrik Menjadi Panas
Sekarang kita punya listrik (arus eddy) mengalir di dalam logam, langkah selanjutnya adalah mengubahnya menjadi panas.
Hal ini dicapai terutama melalui Efek joule (juga dikenal sebagai pemanasan resistif):
- Konduktor mana pun (termasuk muatan logam) memiliki miliknya sendiri hambatan listrik.
- Ketika arus eddy yang kuat mengalir melalui logam, mereka harus mengatasi hambatan internal ini.
- Dalam proses ini, energi listrik secara efisien diubah secara langsung menjadi sejumlah besar energi panas—an konversi di tempat—menurut Hukum Joule (Kalor Q = I^2Rt, di mana 'saya' adalah saat ini, 'R' adalah resistensi, dan 't' adalah waktu).
Sebuah Analogi Sederhana:
Bayangkan kumparan kompor listrik atau pemanggang roti. Ketika arus melewati elemen pemanas resistansi tinggi, elemen bersinar merah dan menjadi panas. Dalam tungku induksi, muatan logam itu sendiri bertindak sebagai “elemen pemanas,” dan arus eddy adalah listrik yang mengalir melaluinya.
Efek Sekunder: Kerugian Histeresis
Untuk logam magnetik seperti besi dan nikel, ada efek pemanasan tambahan. Medan magnet bolak-balik menyebabkan domain magnet kecil (seperti magnet mikroskopis yang tak terhitung jumlahnya) di dalam logam untuk membalik maju mundur dengan cepat. internal ini “gesekan” juga menghasilkan panas, yang disebut kerugian histeresis. Namun, efek ini hilang setelah logam dipanaskan di atas titik Curie-nya (dimana ia kehilangan daya tariknya).
Ringkasan: Alur Kerja Tungku Induksi
- Nyalakan: Catu daya mengirimkan AC ke koil induksi.
- Buat Bidang: Kumparan menghasilkan yang kuat, medan magnet bolak-balik.
- Menginduksi Arus: Medan magnet menembus muatan logam, menginduksi arus eddy yang kuat di dalamnya.
- Menghasilkan Panas: Arus eddy mengatasi hambatan logam, menghasilkan panas Joule yang sangat besar dan menyebabkan logam memanas dengan cepat dari dalam ke luar.
- Meleleh: Panas terus terbentuk hingga suhu mencapai titik leleh logam, dan logam mulai meleleh.
Keuntungan Utama Tungku Induksi:
- Pemanasan Tanpa Kontak: Energi ditransfer melalui medan magnet, tanpa api terbuka atau kontak fisik dari elemen pemanas, yang mengurangi kontaminasi.
- Pemanasan Dalaman: Panas dihasilkan langsung di dalam logam itu sendiri, tidak ditransfer dari sumber eksternal. Hal ini menghasilkan efisiensi termal yang sangat tinggi dan kecepatan pemanasan yang sangat cepat.
- Pengadukan Elektromagnetik: Gaya yang diciptakan oleh arus eddy pada logam cair secara otomatis mengaduk cairan, memastikan komposisi dan suhu yang lebih seragam.
