¿Puede una bobina de inducción calentar dos capas de metal?

Imagine que tenemos una bobina de inducción lo suficientemente fuerte como para calentar una hoja de metal. Podemos poner una hoja de metal ferromagnético cerca de la bobina a distancia h 1 , y se calienta a temperatura t 1 , o a distancia h 2 > h 1 para que la lámina se caliente a la temperatura t 2 < t 1 .

quiero saber que pasa si tenemos dos hojas identicas a la vez, una a distancia h 1 y uno a distancia h 2 , del mismo lado de la bobina, con algún aislante entre las láminas (el aislante no conduce la electricidad, no es ferromagnético y no conduce bien el calor). ¿Se calentará la hoja más alejada de la bobina, o la hoja más cercana la protegerá del campo electromagnético de alguna manera? ¿Cuáles serán las temperaturas? t 1 ′ y t 2 ′ de las hojas en este experimento sea, mayor, menor o igual que t 1 y t 2 ?

¿Cambia la respuesta a lo anterior si tenemos una pequeña conexión conductora entre las dos láminas de metal, por ejemplo, un cable que toca tanto el cercano como el lejano, pero la mayor parte de su superficie aún está separada?

La aplicación para esta pregunta: Estoy pensando en comprar una gofrera de hierro fundido para usar en mi estufa de inducción, y estoy tratando de imaginar cómo funcionará. Por cierto, sé que obtendré algo de calor a través del waffle mismo, y probablemente lo giraré de todos modos para que ambas placas se calienten, pero ignore estos efectos cuando responda la pregunta y dígame solo los efectos de la inducción.

Un cable no funcionará (y la gofrera es demasiado gruesa, tendrá que girarla), pero teóricamente si la primera superficie fuera lo suficientemente delgada y tuviera una sustancia en el medio que fuera como un dieléctrico para un campo magnético, y que también era lo suficientemente delgado, también podías calentar la segunda superficie. Este efecto es matemáticamente exactamente como el túnel cuántico o TIR frustrado.

Respuestas (1)

La respuesta es no. La profundidad de penetración del campo magnético en la primera hoja es demasiado pequeña. Lee esto por ejemplo. La profundidad de penetración d normalmente viene dado por una fórmula que se parece a esto:

d = ρ π m F ≈ 1 ⋅ 10 − 7 π ⋅ 8.8 ⋅ 10 − 4 ⋅ 20 ⋅ 10 3 ≈ 4.3 ⋅ 10 − 5 metro = 0.043 metro metro

Dónde ρ es la resistividad del material (he asumido acero), m es la permeabilidad magnética (he asumido acero) y f es la frecuencia del campo magnético (20 kHz está en el extremo inferior del rango utilizado en estufas de inducción. Las frecuencias más altas darían profundidades de penetración aún más cortas). Suponiendo que cada lado de la gofrera es considerablemente más gruesa que 0,043 mm, su plan no funcionará.

Interesante. Siempre supuse que una estufa de inducción calienta tanto la superficie superior como la inferior de una sartén en la estufa (pero no el interior, debido al efecto piel). Ahora su respuesta me hace pensar que debe ser solo la superficie inferior después de todo, y que cualquier calor en la superficie superior se transmite a través de la sartén. ¿Cual es correcta?
Iba a decir que en teoría funcionaría si pudieras acercarte lo suficiente, pero como se indica aquí, hay una disminución exponencial de los campos, por lo que el calentamiento está realmente dentro de la profundidad de la piel, luego el calor se difunde desde allí. Así es básicamente como funcionan las jaulas de Faraday para campos eléctricos...
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