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揭秘电磁炉对加热对象的选择

作者: 深圳市德斯达节能科技有限公司     发表时间:2022-10-06 10:50:31     浏览量:836【 小  中  大 】

揭秘电磁炉对加热对象的选择一、问题背景除夕夜,全家人围坐一起,准备用电磁炉一边烫火锅一边看春晚。但是,当把锅端到电磁炉上并接通电源时,只见它亮着电源指示灯,暂停/开始键一直闪个不停,还发出“叮···叮···叮”的声音,然...

揭秘电磁炉对加热对象的选择


一、问题背景

 

除夕夜,全家人围坐一起,准备用电磁炉一边烫火锅一边看春晚。但是,当把锅端到电磁炉上并接通电源时,只见它亮着电源指示灯,暂停/开始键一直闪个不停,还发出“叮···叮···叮”的声音,然而电磁炉却没有工作。正当大家都疑惑不解时,爸爸突然说电磁炉不可以对铝锅加热!于是换上铁锅,电磁炉终于正常地工作起来了!

 

二、提出问题

 

同样是金属,为什么电磁炉给铁锅加热而不给铝锅加热呢?除夕夜的事件只是个偶然事件,还是蕴藏着某种物理原理。这个问题引起了我强烈的好奇心,我决定先设计实验来进一步验证除夕夜事件,再从理论上寻找原因。

 

实验目的:

 

探寻电磁炉是真的可以对铁锅加热而不可以对铝锅加热吗?

 

(二)实验器材:

 

铝锅A和铁锅B(锅底面积相同),铝锅C和铁锅D(锅底面积相同),两个电磁炉(规格相同),四份等质量的水。

 

(三)实验步骤:

 

1、检查电磁炉周围有无其他热源、其他强磁体,并清理。插上电磁炉的插头。

 

2、向铝锅A和铁锅B加入相同质量的水,然后分别放于电磁炉的炉面。

 

3、点开电源键,选择“烧水”功能,点击“开始”。

 

(四)实验现象与记录:

 

1、铝锅下的电磁炉不工作,电源指示灯一直亮着,“开始”键的指示灯闪烁,同时发出“叮···叮···叮”的声音

 

2、铁锅下的电磁炉开始工作,并伴随着发出“呼···”的声音,加热至3—4秒后,锅底出现小气泡,紧接着(10秒左右)铁锅也发出声音。

 

(五)实验结果记录:

 

电磁炉不对铝锅加热,而可以对铁锅加热。

 

为了使实验探究过程更具普遍性,我采用交换和改变实验器材,又进行了如下探究。

 

为了避免电磁炉本身的偶然性,将电磁炉对换,仍用之前的铝锅A和铁锅B继续进行第二次实验。

 

第二次实验结果记录:电磁炉不对铝锅加热,而可以对铁锅加热。

 

为了避免锅体底面积大小影响电磁炉工作的偶然性,不更换电磁炉,换用铝锅C和铁锅D,继续进行第三次实验。

 

第三次实验结果记录:电磁炉不对铝锅加热,而可以对铁锅加热。

 

实验小结:

 

1、电磁炉不对铝锅加热,而可以对铁锅加热。

 

2、在加热等质量的水的情况下,底面积较大的铁锅加热速度比底面积较小的铁锅略大。

 

四、理论揭秘

 

实验后,我上网查询了铝和铁两种材料在电磁感应现象中的区别:铝是顺磁性材料,其相对磁导率略大于1,在磁场中,磁感应强度略有增加。而铁,钴,镍属于铁磁材料>>1,在磁场中,可将磁感应强度增加几千甚至几万倍。

 

电磁炉的工作原理是通过电子线路板组成部分产生交变磁场。当把铁质锅具放在炉面时,锅具底面与磁感线近趋垂直而在锅具底部金属部分产生交变的电流(即涡流)。涡流使锅具铁原子高速无规则运动,原子互相碰撞、摩擦而产生热能。影响这种感应电流大小的因素之一就是磁通变化量ΔΦ,由公式ΔΦ=ΔBS可知,磁通变化量与有效面积S,磁感应强度变化量ΔB成正比。所以,电磁炉形成的磁感线与铁锅相交部分的有效截面S一定,磁感应强度变化量ΔB越大,磁通变化量ΔΦ就越大。根据法拉第电磁感应定律E=n△φ/△t得知感应电动势与磁通量变化量大小成正比,与时间变化大小成反比。由此推出铁锅的材料(磁导率)一定,磁场的磁感应强度一定,磁通大小一定,减少变化时间,感应电动势随之变大(电磁炉的加热功率越大),这也正是电磁炉能控制加热功率达到快速加热食物的方式。

 

所以,铝锅虽然可以增加磁感应强度B,但如果将其放入电磁场中,它只可以产生极小的涡流,由这种非铁磁物质的磁导性弱,通过它的磁场只是一小部分,而大部分电磁场仍传播到周围的空间。反之,铁锅属于铁磁材料,可以大大的增加磁感应强度B,但如果将其放入电磁场中,就可以产生较大的涡流,利用涡流的热效应,就可以给锅内物质加热。电磁炉中设有的感应器会自动识别锅具是否满足要求,对不符合要求的锅具禁止加热,这些功能都是通过相关传感器和主控IC电路完成的。

五、体会与小结

 

由于现在还处于物理学习的初始阶段,自身存储知识不足,导致在搜集资料时面对陌生知识的不易理解。众多的公式和信息花费了很多时间去自习,并反复研磨。所以,要想真正的进入物理学的世界,我需要夯实基础、脚踏实地。同时在今后的学习和生活中要善于提问,善于思考,终有一天,我会真正跨入科学大门,成为一名科研人员。

本文标签: 电磁炉,电磁加热,电磁加热器