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物理与生活系列8

发布时间:2013-12-15 11:41:24  

科普科科普系列之物理与生活

8

涡流及传感:奇妙的电磁炉和微波炉

北江中学张广庆

问题思考一:电磁炉烧水能用铝锅吗?

问题思考二:微波炉能加热盒装牛奶吗?弄湿钞票能用微波炉烘干吗?

电磁炉工作原理

电磁炉是利用电磁感应原理将电能转换为热能电器。在电磁炉内部,由整流电路将50Hz的工频交流电变以直流电,再经过振荡电路将直流电转换成频率为20~40kHz的高

频电。将此高频电通过线圈会产生变化的

磁场,如作图所示,

金属锅具底部旋转在绝缘炉面板上时,变化磁场的磁感线通过金属锅具底部,金属体内会产生无数个小感应涡流,它们就使金属体发热来煮熟食物的。由法拉第电磁感应定律可知通过金属体的磁通量的变化率越大加热功率才越大。这是通过提高交流电的频率和增加线圈的匝数,以使磁场的感应强度增强来实现的。因此要利用20kHz~40kHz的高频电,同时,利用多芯导线缠绕在一起增加匝数。

电磁炉为什么不用铝锅?

虽然电磁炉工作原理是电磁感应,铝材料也是金属,但电磁炉不用铝锅铜锅。因为金属的导磁性对电磁感应影响极大,当磁性材料放入磁场中时,可以使磁场的磁感应强度大大增强,

这样就可以产生较大的感应电动势,从而得到较

大的热功率。因此,电磁炉一般要用磁性材料特

制的平底锅具,例如铁锅,特殊不锈钢等含有磁

性材料的锅具。而铜、铝等其它金属不是磁性材料,放入磁场中对磁场的影响不大。因而不能产生比较大的感应电动势,热功率没有同等条件下铁的大。而陶瓷、玻璃材料的锅和容器,因为它们的电阻太大,感应电流太小,热功率更小,因此不宜做电磁炉的锅具。这就是为什么电磁炉不使用铝锅的原因。

电磁炉可以强用铝锅吗?

不能!细心的同学可以发现,铝锅铜锅放在电磁炉上电磁炉根本不能开启!因为电磁炉有“智能检测判断”功能。

电磁炉设置有传感器检测电路,可以判断炉面板是否旋转了锅具以及放置的锅具是否符合要求。如不符合要求会发出指示无锅的报知信息(或其它),如1min内仍不符合要求,则关机。还有,电磁炉附有温度控制器,可防过热,省电又安全。

另外,电磁炉煮食的热源泉来自于锅具底部自身发热而不是电磁炉发热传导给锅具,然后再加热锅具内的食物。所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍。因为使用高强度的磁场感应,炉面板由绝缘材料构造,所以炉面板没有电流产生,

因此在烹煮食物时炉面板不

会产生高温。

微波的“个性”和微波炉的发明

1946年,斯潘瑟还是美国雷声公司的研究员。一个偶然的机会,他发现微波溶化了糖果。事实证明,微波辐射能引起食物内部的分子振动,从而产生热量。微波是一种电磁波。这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多,而且还很有"个性" :微波一碰到金属就发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它;微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,但不会消耗能量;而含有水分的食物,微波不但不能透过,其能量反而会被吸收。微波炉正是利用微波的这些特性制作的。微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成,可以阻挡微波从炉内逃出,以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。

由于金属对微波的反射作用,盒装牛奶在微波炉中是不能加热的,必须倒入陶瓷玻璃等器皿中加热。

微波炉工作原理和功能

众所周知,水分子的固有频率大约是2450MHz,而微波炉的心脏是磁控管——微波发生器,它能产生每秒钟振动频率为24。5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波,能穿透食物达5cm深。所有的电磁波每经过一次电波周期,就会从正极变为负极。交流电可以增快电波的周期。水分子有正极和负极,因此当水接受正负交替的微波能量时,水分子发生共振会迅速转动。这有点类似用磁石把平面上的大头针吸得团团转的情形。微波炉用交流电产生的微波使食物中的水分子以每秒钟几十亿次的速度旋转,造成分子之间巨大的摩擦力,使食物迅速

加热。这就是微波炉加热食物的原理。

用普通炉灶煮食物时,热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪,热量则是直接深入食物内部,所以烹饪速度比其它炉灶快4至10倍,热效率高达80%以上。目前,其他各种炉灶的热效率无法与它相比。而微波炉由于烹饪的时间很短,能很好地保持食物中的维生素和天然风味。比如,用微波炉煮青豌豆,几乎可以使维生素C一点都不损失。

另外,微波还可以消毒杀菌。使用微波炉时,应注意不要空"烧",因为空"烧"时,微波的能量无法被吸收,这样很容易损坏磁控管。

微波炉只钟情水,使用要当心

从微波炉的工作原理可知,微波炉只能加热和烘烤含有水分的物体。干燥的物品是无法加热的。人体组织是含有大量水分的,一定要在磁控管停止工作后,再打开炉门,提取食物。微波炉发出的微波是一种高频电磁波。在电磁波的波谱中,它介于超短波和红外线之间。微波穿透力极大,它能把东西煮熟,正是由于微波照射引起物体内部分子高速运动,产生摩擦,使温度迅速升高。微波炉在正确操作情况下,对人体不会有伤害,但假如发现泄漏现象,应尽快远离微波环境。一般轻微的情形,只要离开微波泄露源,被伤害的组织就能逐渐恢复正常。孕妇和小孩应尽量远离微波炉。

潮湿的钞票能用微波炉烘干吗?

能!但有可能烧焦哦!

网易新闻摘抄——“2013年10月30日下午,从杭州银行工作人员手中接过7200

元时,肥东的缪先生激动不已。几个月前,缪先生将1万元现金装在盒子里,放在床下。其间,他拿出800元零用。 10月中旬再次拿钱时,发现这些百元大钞已经受潮发霉,粘在一起。他奇思妙想,用微波炉把这些钱热一热。可一分钟后,微波炉里浓烟滚滚,92张百元大钞几乎烧毁。”

水的沸点不是1000C,钞票怎么会烧焦呢?

微波炉纯微波时是没有固定温度的,它取决于被加热物品吸收微波的能力,因为一般是作用于水,所以最高100度。有些可以超过100度的,但不多,所以微波炉餐具都要求耐温120度。但注意烧烤模式下温度会高于120度,尤其水分完全蒸发后,温度自然要升高。放进微波炉里钞票久了当然会被烧焦。

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