เอฟเฟกต์จูลของกระแสไฟฟ้าใช้เพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนเพื่อให้วัตถุร้อน โดยปกติจะแบ่งออกเป็นการให้ความร้อนด้วยความต้านทานโดยตรงและการให้ความร้อนโดยอ้อม แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟเดิมจ่ายโดยตรงกับวัตถุที่ให้ความร้อน และเมื่อกระแสไฟฟ้าไหล วัตถุที่ให้ความร้อนเอง (เช่น เตารีดที่อุ่นด้วยไฟฟ้า) จะร้อนขึ้น วัตถุที่สามารถให้ความร้อนได้โดยตรงต้องเป็นตัวนำ แต่มีความต้านทานสูง เนื่องจากความร้อนถูกสร้างขึ้นจากวัตถุที่ให้ความร้อน ความร้อนจึงเป็นของความร้อนภายใน และประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง การทำความร้อนด้วยความต้านทานทางอ้อมจำเป็นต้องทำจากวัสดุโลหะผสมพิเศษหรือวัสดุที่ไม่ใช่โลหะเพื่อสร้างองค์ประกอบความร้อน ซึ่งสร้างพลังงานความร้อนและส่งผ่านไปยังวัตถุที่ให้ความร้อนผ่านการแผ่รังสี การพาความร้อน และการนำไฟฟ้า เนื่องจากวัตถุที่ให้ความร้อนและองค์ประกอบความร้อนถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน ประเภทของวัตถุที่ให้ความร้อนโดยทั่วไปจึงไม่จำกัดและใช้งานง่าย
วัสดุที่ใช้ในองค์ประกอบความร้อนของความร้อนความต้านทานทางอ้อมโดยทั่วไปต้องการความต้านทานสูง ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิความต้านทานน้อย การเสียรูปเล็กน้อยที่อุณหภูมิสูง และไม่เปราะง่าย โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม และวัสดุโลหะอื่นๆ และซิลิกอนคาร์ไบด์ โมลิบดีนัมไดซิลิไซด์ และวัสดุอโลหะอื่นๆ ที่ใช้กันโดยทั่วไปคือโลหะผสมเหล็ก-อะลูมิเนียม อุณหภูมิในการทำงานสูงสุดขององค์ประกอบความร้อนโลหะสามารถเข้าถึง 1,000 ~ 1,500 องศาตามประเภทของวัสดุ อุณหภูมิในการทำงานสูงสุดขององค์ประกอบความร้อนที่ไม่ใช่โลหะสามารถเข้าถึง 1,500 ~ 1,700 องศา หลังนี้ติดตั้งง่ายและสามารถแทนที่ด้วยเตาร้อนได้ แต่ต้องใช้อุปกรณ์ควบคุมแรงดันเมื่อทำงาน และอายุการใช้งานสั้นกว่าองค์ประกอบความร้อนโลหะผสม และโดยทั่วไปใช้ในเตาเผาอุณหภูมิสูง สถานที่ซึ่ง อุณหภูมิเกินอุณหภูมิการทำงานสูงสุดที่อนุญาตโดยองค์ประกอบความร้อนที่เป็นโลหะและบางโอกาสพิเศษ ผลกระทบทางความร้อนของตัวนำนั้นถูกทำให้ร้อนโดยกระแสเหนี่ยวนำ (กระแสไหลวน) ที่สร้างโดยตัวนำในสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับ ตามข้อกำหนดของกระบวนการทำความร้อนที่แตกต่างกัน ความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ AC ที่ใช้ในการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำคือความถี่พลังงาน (50~60 kHz) ความถี่ปานกลาง (60~10,000 Hz) และความถี่สูง (สูงกว่า 10,000 Hz) แหล่งจ่ายไฟความถี่ไฟฟ้ามักใช้ในอุตสาหกรรมแหล่งจ่ายไฟ AC ประเทศส่วนใหญ่ในโลกความถี่ไฟฟ้าคือ 50 Hz แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับอุปกรณ์เหนี่ยวนำโดยแหล่งจ่ายไฟความถี่ไฟฟ้าสำหรับการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำจะต้องปรับได้ ตามกำลังของอุปกรณ์ทำความร้อนและความจุของเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟ แหล่งจ่ายไฟ (6~10 kV) สามารถใช้เพื่อจ่ายพลังงานผ่านหม้อแปลง อุปกรณ์ทำความร้อนสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับกริดแรงดันต่ำ 380 โวลต์
แหล่งจ่ายไฟความถี่ปานกลางใช้ชุดกำเนิดความถี่กลางมาเป็นเวลานาน ประกอบด้วยเครื่องกำเนิดความถี่ปานกลางและมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสของไดรฟ์ กำลังขับของเครื่องนี้โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 50~1,000 กิโลวัตต์ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลัง จึงมีการใช้แหล่งจ่ายไฟความถี่ปานกลางของอินเวอร์เตอร์ไทริสเตอร์ แหล่งจ่ายไฟความถี่ปานกลางนี้ใช้ไทริสเตอร์เพื่อแปลงความถี่พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง จากนั้นจึงแปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับตามความถี่ที่ต้องการ เนื่องจากขนาดที่เล็ก น้ำหนักเบา ไม่มีเสียงรบกวน การทำงานที่เชื่อถือได้ ฯลฯ ของอุปกรณ์แปลงความถี่นี้ จึงค่อย ๆ เปลี่ยนชุดกำเนิดความถี่กลาง
แหล่งจ่ายไฟความถี่สูงมักจะใช้หม้อแปลงเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสามเฟส 380 โวลต์เป็นไฟฟ้าแรงสูงประมาณ 20,000 โวลต์ จากนั้นจึงใช้ไทริสเตอร์หรือองค์ประกอบวงจรเรียงกระแสซิลิคอนแรงดันสูงเพื่อแก้ไขความถี่ไฟฟ้า ไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง จากนั้นใช้ออสซิลเลเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันสูงความถี่สูง กำลังขับของอุปกรณ์จ่ายไฟความถี่สูงมีตั้งแต่ 10 กิโลวัตต์ถึงหลายร้อยกิโลวัตต์
วัตถุที่ได้รับความร้อนแบบเหนี่ยวนำจะต้องเป็นตัวนำ เมื่อกระแสไฟฟ้า AC ความถี่สูงผ่านตัวนำ ตัวนำจะสร้างเอฟเฟกต์ผิว กล่าวคือ ความหนาแน่นกระแสที่พื้นผิวของตัวนำมีขนาดใหญ่ และความหนาแน่นกระแสที่ศูนย์กลางของตัวนำมีขนาดเล็ก
การทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำสามารถให้ความร้อนแก่วัตถุอย่างสม่ำเสมอและพื้นผิวโดยรวม สามารถหลอมโลหะได้ ในย่านความถี่สูง การเปลี่ยนรูปร่างของขดลวดความร้อน (หรือที่เรียกว่าตัวเหนี่ยวนำ) ยังสามารถใช้เพื่อให้ความร้อนเฉพาะที่ได้ตามอำเภอใจ การให้ความร้อนแก่วัตถุโดยใช้อุณหภูมิสูงที่เกิดจากอาร์คไฟฟ้า อาร์คคือการปล่อยก๊าซระหว่างอิเล็กโทรดสองตัว แรงดันไฟฟ้าของส่วนโค้งไม่สูง แต่กระแสมีขนาดใหญ่ และกระแสที่แรงจะถูกรักษาไว้โดยไอออนจำนวนมากที่ระเหยบนอิเล็กโทรด ดังนั้นส่วนโค้งจึงได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กโดยรอบได้ง่าย เมื่อเกิดส่วนโค้งระหว่างขั้วไฟฟ้า อุณหภูมิของคอลัมน์ส่วนโค้งจะสูงถึง 3,000~6,000K ซึ่งเหมาะสำหรับการหลอมโลหะที่อุณหภูมิสูง
การทำความร้อนแบบอาร์คมี 2 ประเภท: การให้ความร้อนแบบอาร์คโดยตรงและโดยอ้อม กระแสอาร์กที่ได้รับความร้อนจากส่วนโค้งโดยตรงจะไหลผ่านวัตถุที่ให้ความร้อนโดยตรง ซึ่งต้องเป็นอิเล็กโทรดหรือตัวกลางของส่วนโค้ง กระแสอาร์คที่ได้รับความร้อนจากส่วนโค้งทางอ้อมจะไม่ผ่านวัตถุที่ให้ความร้อน แต่ส่วนใหญ่จะถูกทำให้ร้อนโดยความร้อนที่แผ่ออกมาจากส่วนโค้ง ลักษณะของการให้ความร้อนแบบอาร์คคือ: อุณหภูมิอาร์คสูง ความเข้มข้นของพลังงาน และกำลังพื้นผิวของสระเตาหลอมอาร์คสำหรับการผลิตเหล็กกล้าสามารถเข้าถึง 560~1200 กิโลวัตต์/ตารางเมตร อย่างไรก็ตาม เสียงของส่วนโค้งมีมาก และลักษณะเฉพาะของโวลต์-แอมแปร์เป็นลักษณะความต้านทานเชิงลบ (ลักษณะการตก) เพื่อรักษาเสถียรภาพของส่วนโค้งเมื่อส่วนโค้งได้รับความร้อน ค่าทันทีของแรงดันวงจรจะมากกว่าค่าแรงดันเริ่มต้นเมื่อกระแสส่วนโค้งข้ามศูนย์ และเพื่อจำกัดกระแสลัดวงจร ตัวต้านทานของ ต้องเชื่อมต่อค่าบางอย่างเป็นอนุกรมในวงจรแหล่งจ่ายไฟ อิเลคตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าจะถูกใช้เพื่อโจมตีพื้นผิวของวัตถุและทำให้วัตถุร้อนขึ้น ส่วนประกอบหลักในการให้ความร้อนด้วยลำแสงอิเล็กตรอนคือเครื่องกำเนิดลำแสงอิเล็กตรอน หรือที่เรียกว่าปืนอิเล็กตรอน ปืนอิเล็กตรอนประกอบด้วยแคโทด ลำแสงโพลีอิเล็กโทรด ขั้วบวก เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้า และขดลวดเบี่ยงเบน ขั้วบวกต่อสายดิน ขั้วลบเชื่อมต่อกับตำแหน่งสูงด้านลบ ลำแสงโฟกัสมักจะมีศักยภาพเท่ากับขั้วลบ และสนามไฟฟ้าเร่งจะเกิดขึ้นระหว่างขั้วลบและขั้วบวก อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทดจะถูกเร่งให้มีความเร็วสูงมากภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าที่เร่งขึ้น ซึ่งโฟกัสโดยเลนส์แม่เหล็กไฟฟ้า จากนั้นควบคุมโดยขดลวดโก่งตัว เพื่อให้ลำแสงอิเล็กตรอนพุ่งเข้าหาวัตถุที่ร้อนในทิศทางที่แน่นอน .
ข้อดีของการให้ความร้อนด้วยลำแสงอิเล็กตรอนคือ: (1) ควบคุมค่ากระแส Ie ของลำแสงอิเล็กตรอน ซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานความร้อนได้ง่ายและรวดเร็ว; (2) สามารถใช้เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนชิ้นส่วนที่ร้อนได้อย่างอิสระหรือสามารถปรับพื้นที่ของชิ้นส่วนยิงลำแสงอิเล็กตรอนได้อย่างอิสระ (3) ความหนาแน่นของพลังงานสามารถเพิ่มขึ้นเพื่อให้สารที่จุดทิ้งระเบิดระเหยในทันที การใช้วัตถุรังสีอินฟราเรด วัตถุจะดูดซับรังสีอินฟราเรด แปลงพลังงานที่แผ่ออกมาให้เป็นพลังงานความร้อนและทำให้ร้อนขึ้น
อินฟราเรดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ เหนือปลายสีแดงของแสงที่ตามองเห็น เป็นรูปแบบของพลังงานรังสีที่มองไม่เห็น ในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ช่วงความยาวคลื่นของอินฟราเรดอยู่ระหว่าง {{0}}.75~1{{10}}00 ไมครอน และความถี่ ช่วงอยู่ระหว่าง 3×1{{20}}~4×10 kHz ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม สเปกตรัมอินฟราเรดมักจะแบ่งออกเป็นหลายแถบ: 0.75~3.0 ไมครอนสำหรับย่านอินฟราเรดใกล้ 3.0~6.0 ไมครอนสำหรับย่านอินฟราเรดกลาง 6.0~15.0 ไมครอนสำหรับบริเวณอินฟราเรดไกล 15.0~1,000 ไมครอนสำหรับบริเวณอินฟราเรดไกลมาก วัตถุต่างชนิดกันมีความสามารถในการดูดซับรังสีอินฟราเรดต่างกัน แม้ว่าวัตถุชนิดเดียวกันจะมีความสามารถในการดูดซับรังสีอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นต่างกันก็ตาม ดังนั้น การประยุกต์ใช้ความร้อนอินฟราเรด เลือกแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดที่เหมาะสมตามประเภทของวัตถุที่ให้ความร้อน เพื่อให้พลังงานรังสีมีความเข้มข้นในช่วงความยาวคลื่นการดูดกลืนของวัตถุที่ให้ความร้อนเพื่อให้ได้ผลความร้อนที่ดี
การทำความร้อนด้วยอินฟราเรดไฟฟ้าเป็นรูปแบบพิเศษของการให้ความร้อนแบบต้านทาน กล่าวคือ วัสดุต่างๆ เช่น ทังสเตน เหล็ก-นิกเกิล หรือโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม ถูกนำมาใช้เป็นหม้อน้ำเพื่อสร้างแหล่งกำเนิดรังสี เมื่อได้รับพลังงาน การแผ่รังสีความร้อนจะถูกสร้างขึ้นเนื่องจากความร้อนที่เกิดจากความต้านทานของมัน แหล่งกำเนิดรังสีความร้อนอินฟราเรดไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ประเภทหลอดไฟ (สะท้อนแสง), ประเภทท่อ (ประเภทท่อควอทซ์) และประเภทแผ่น (ชนิดแบน) ประเภทหลอดไฟเป็นหลอดอินฟราเรดที่มีไส้หลอดทังสเตนเป็นหม้อน้ำ และไส้หลอดทังสเตนถูกผนึกไว้ในเปลือกแก้วที่เต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อย เช่นเดียวกับหลอดไฟทั่วไป เมื่อหม้อน้ำได้รับพลังงาน มันจะร้อนขึ้น (อุณหภูมิต่ำกว่าหลอดไฟปกติ) จึงปล่อยรังสีอินฟราเรดจำนวนมากที่มีความยาวคลื่นประมาณ 1.2 ไมครอน หากผนังด้านในของเปลือกแก้วเคลือบด้วยชั้นสะท้อนแสง รังสีอินฟราเรดสามารถกระจุกตัวในทิศทางเดียว ดังนั้นแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดประเภทหลอดไฟจึงเรียกอีกอย่างว่าตัวปล่อยรังสีอินฟราเรดแบบสะท้อนแสง หลอดของแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดแบบท่อทำจากแก้วควอทซ์ และลวดทังสเตนอยู่ตรงกลาง ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าอิมิตเตอร์อินฟราเรดแบบท่อควอทซ์ ความยาวคลื่นของอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากประเภทหลอดไฟและประเภทหลอดอยู่ในช่วง 0.7~3 ไมครอน และอุณหภูมิในการทำงานจะต่ำ ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้สำหรับการทำความร้อน การอบ การทำให้แห้ง และการทำกายภาพบำบัดด้วยอินฟราเรดในที่มีแสง และอุตสาหกรรมสิ่งทอ พื้นผิวการแผ่รังสีของแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดแบบแผ่นเป็นระนาบซึ่งประกอบด้วยแผ่นต้านทานแบบแบน ด้านหน้าของแผ่นต้านทานเคลือบด้วยวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนสูง และด้านหลังเคลือบด้วยวัสดุที่มี ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนเล็กน้อย ดังนั้นพลังงานความร้อนส่วนใหญ่จึงแผ่ออกทางด้านหน้า อุณหภูมิในการทำงานของประเภทแผ่นสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 1,000 องศา ซึ่งสามารถใช้สำหรับการหลอมเชื่อมของวัสดุเหล็กและท่อและภาชนะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่
เนื่องจากอินฟราเรดมีความสามารถในการทะลุทะลวงที่แข็งแกร่ง จึงง่ายต่อการถูกดูดกลืนโดยวัตถุ และเมื่อถูกดูดกลืนโดยวัตถุ จะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนทันที การสูญเสียพลังงานก่อนและหลังการให้ความร้อนด้วยอินฟราเรดมีน้อย ควบคุมอุณหภูมิได้ง่าย และคุณภาพการทำความร้อนสูง ดังนั้นการประยุกต์ใช้การให้ความร้อนด้วยอินฟราเรดจึงพัฒนาอย่างรวดเร็ว สนามไฟฟ้าความถี่สูงใช้สำหรับให้ความร้อนแก่วัสดุฉนวน วัตถุให้ความร้อนหลักคือไดอิเล็กตริก เมื่อไดอิเล็กตริกถูกวางไว้ในสนามไฟฟ้ากระแสสลับ ไดอิเล็กตริกจะถูกโพลาไรซ์ซ้ำๆ (ปรากฏการณ์ที่ไดอิเล็กตริกมีประจุไฟฟ้าขั้วตรงข้ามเท่ากันบนพื้นผิวหรือภายในภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า) จึงแปลงพลังงานไฟฟ้าใน สนามไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน
ความถี่ของสนามไฟฟ้าที่ใช้ในการให้ความร้อนปานกลางนั้นสูง ในย่านความถี่คลื่นปานกลาง คลื่นสั้น และคลื่นสั้นพิเศษ ความถี่หลายร้อยกิโลเฮิรตซ์ถึง 300 MHz ซึ่งเรียกว่าการให้ความร้อนปานกลางความถี่สูง และถ้าสูงกว่า 300 MHz และไปถึงย่านความถี่ไมโครเวฟ จะเรียกว่าไมโครเวฟ ความร้อนปานกลาง โดยปกติแล้วการให้ความร้อนปานกลางความถี่สูงจะดำเนินการในสนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นทั้งสอง การให้ความร้อนระดับกลางด้วยไมโครเวฟจะดำเนินการภายใต้สนามการแผ่รังสีของท่อนำคลื่น เรโซเนเตอร์ หรือเสาอากาศไมโครเวฟ
เมื่อไดอิเล็กตริกได้รับความร้อนในสนามไฟฟ้าความถี่สูง กำลังไฟฟ้าที่ดึงออกมาในหน่วยปริมาตรคือ P=0.566fEεrtgδ×10 (W/cm)
ถ้าแสดงออกด้วยความร้อน มันคือ:
H=1.33fEεrtgδ×10 (แคล/วินาที·ซม.)
โดยที่ f คือความถี่ของสนามไฟฟ้าความถี่สูง εr คือการอนุญาตสัมพัทธ์ของไดอิเล็กตริก δ คือมุมสูญเสียไดอิเล็กตริก และ E คือความแรงของสนามไฟฟ้า จะเห็นได้จากสูตรว่ากำลังไฟฟ้าที่ไดอิเล็กตริกดึงมาจากสนามไฟฟ้าความถี่สูงนั้นแปรผันตรงกับกำลังสองของความแรงของสนามไฟฟ้า E ความถี่ f ของสนามไฟฟ้า และมุมสูญเสีย δ ของไดอิเล็กตริก . E และ f ถูกกำหนดโดยสนามไฟฟ้าที่ใช้ ในขณะที่ εr ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของไดอิเล็กตริกเอง ดังนั้นวัตถุที่ให้ความร้อนปานกลางจึงเป็นสสารที่มีการสูญเสียไดอิเล็กตริกเป็นส่วนใหญ่
เนื่องจากความร้อนถูกสร้างขึ้นภายในไดอิเล็กตริก (วัตถุที่ถูกทำให้ร้อน) ความเร็วในการทำความร้อนจึงรวดเร็ว ประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง และการให้ความร้อนจะสม่ำเสมอเมื่อเทียบกับการให้ความร้อนภายนอกอื่นๆ
การให้ความร้อนแก่สื่อสามารถใช้ในทางอุตสาหกรรมเพื่อให้ความร้อนแก่เทอร์โมเจลเพื่อทำให้เมล็ดพืชแห้ง กระดาษ ไม้ และวัสดุเส้นใยอื่นๆ นอกจากนี้ยังสามารถอุ่นพลาสติกก่อนการขึ้นรูป เช่นเดียวกับการวัลคาไนซ์ยางและการยึดติดไม้ พลาสติก ฯลฯ การเลือกความถี่สนามไฟฟ้าและอุปกรณ์ที่เหมาะสมสามารถให้ความร้อนแก่กาวได้เฉพาะเมื่อให้ความร้อนแก่ไม้อัดเท่านั้น โดยไม่ส่งผลกระทบต่อตัวไม้อัด สำหรับวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกัน สามารถให้ความร้อนแบบรวมได้
