【word】 电磁炉用什么锅？

【word】 电磁炉用什么锅？ 电磁炉用什么锅, 《数理天地》高中版用科学的眼光看世界2012年第1期 ? 用科学的眼光看世界? 刘庭华(江西省大余中学341500)张琼芳(江西省大余县南安中学 341500) 电磁炉是当今家庭主要的电热炊具,使用 时没有明火,不但清洁卫生,而且安全高效,但 它对锅具材质有特别的要求,只有铁锅,不锈钢 锅等铁质锅具可用,铝锅和铜锅却不能使用.这 是为什么呢? 1.涡电流的形成 英国物理学家麦克斯韦认为 变化的磁场产生涡旋电场,如果 此刻空间存在闭合导体,导体中 的自由电荷就会在感生电场的作图1 用下做定向运动,形成感应电流.实际上,变化 磁场区域内的任何导体中都会产生感应电流, 如图1中的虚线所示,因为看起来像水中的旋 涡,所以把它叫做涡电流. 2.电磁炉的工作原理 电磁炉的 基本结构如图 2所示,面板是 一 块高强度, 耐冲压的陶瓷 平板或石英结 晶玻璃,它的 下面装有高频图2 铁质锅 涡电流 陶瓷玻璃面板 感应加热线圈 磁感线 感应加热线圈装置(也叫励磁装感应加热 置).电磁炉工作时,先把家庭线 电路”220V50Hz”的交变电流 通过一定装置转换成 15,50kHz的高频电流,此高 频电流通过扁平螺旋形感应 加热线圈盘(如图3所示)产生图3 高频交变磁场,这个磁场穿过非金属灶台面板进 入烹饪铁锅底内,在锅底产生强大的涡电流,发 出大量的焦耳热,达到对食物加热的目的. 3.为什么电磁炉不能用铝锅或铜锅? 根据麦克斯韦电磁场理论,只要金属处于 ? 46? 变化的磁场中都能产生涡电流.而根据法拉第 电磁感应定律可知,面积相等的闭合回路,如果 磁通量的变化率相等,则感应电动势E相等.综 T?2 合电功率公式P一百/7.和几种导体的部分电气 特性,可知电阻率小的铜锅和铝锅,在相等时 间内产生的热量应该比铁锅的更多.但是实验 测试时我们并未观察到铜锅和铝锅上产生大量 的热量!这是为什么呢? 几种导体的部分电气特性表 铝铜铁 2O?时的电阻率 2.9×1O1.7×101.0×10一 p/(n?m) 导磁率略大于l略小于110,10 原来,铝锅和铜锅放在电磁炉上基本没有 产生涡电流,是因为涡电流的大小除了跟磁场 的变化,导体的电阻率有关外,还跟导体的磁导 率有关. 将介质放人磁场中会受到磁场的感应,产 生一个附加感应磁场.按照感应磁场的特点可 将磁介质分为三种:顺磁质,抗磁质和铁磁质. 如果感应磁场和原磁场方向相同,就会加强(加 强较小)原磁场,这种磁介质叫做顺磁质.铝, 铂,铬等磁介质属于顺磁质.若在磁介质内部产 生与原磁场方向相反的附加磁场,使原磁场减 弱,这种磁介质叫做抗磁质.锌,铜,水银,铅等 磁介质属于抗磁质.设介质内的磁感应强度为 D B,原磁感应强度为B.,则一叫做介质的 DO 磁导率.顺磁质>1,抗磁质<1,且都非常 接近1,顺磁质和抗磁质都属于弱磁性物质.还 有一种物质放入磁场会立即改变磁场的分布, 具有显着增强原磁场的性质,其磁导率》 1(数量级大约在1o,10),这种磁介质称为铁磁 质.铁,钴,镍及其合金等磁介质属于铁磁质. 当属于顺(抗)磁质的铝(铜)锅放在电磁炉 (下转45页) 2012年第1期数理结合《数理天地》高中版 3.定义法 题3如图5所示,以0为 原点建立平面直角坐标系Oxy, 沿Y轴放置一平面荧光屏,在 Y>0,0<Lz<0.5m的区域有 垂直于纸面向里的匀强磁场,磁O 感应强度大小B一0.5T.在原点 0放一个开有小孔的离子源,离图5 子源能同时放出比荷为旦一4.0×10.C/kg的 l?L 不同速率的正离子束,沿与-z轴成30.角从小孔 射入磁场,最后打在荧光屏上,使荧光屏发亮. 入射正离子柬的速率在0到最大值一2.0× 10m/s的范围内,不计离子之间的相互作用, 也不计离子的重力. (1)求离子打到荧光屏上的范围. (2)若在某时刻(i5为t—o)沿与z轴成3O. 一 角方向射入各种速率的正离子,求经过× .) 10S时这些离子所在位置构成的曲线方程. (3)实际上,从0点射入的正离子束有一 定的宽度,设正离子将在与32轴成30.,6O.角 内进入磁场.某时刻(设为t一0时刻)在这一宽度 [一 内向各个方向射入各种速率的离子,求经过 .) ×10.S时这些离子可能出现的区域面积. 解(1)离子的最大轨道半径r一lm,打 到屏上的范围为0,?3m,过程略. (2)已知离子运动的周期为 T—Znm一7r×10一.s, 在f0一×10s o 一 一 ?时刻,各离子 U 对应轨迹的圆心角 均为6O..设此时刻 沿与32轴成0—30. 方向射人的速率为 的离子所在位置 M坐标为(z,),如图6 图6,由几何关系得MO与72方向的夹角为a一 30.,则有 tan(a+)一tan60.一Y, Z 所以该时刻这些离子所在位置构成的曲线方程 是一条直线,即Y—xtan60.一?3, 又0?z?0.5m, 结果应为线段OA—lm,A点对应以速度入 射的离子. (3)与z轴成30.射入的离子,在.一× 0 — 10s一?时刻均在直线OA上;与z轴成60.U ,r 射入的离子,在t.一?时刻均在Y轴正半轴U 上,且以射入的离子距离0点最远刚好为 r一lm,即有0??lm,如图7中线段OD. 为了找到 完整边界,设 以射人的, 离子在t.时刻 所在位置P坐 标为(z,), 不难发现P点’, 与坐标原点0 的距离是确定 值,刚好为 图7 lm(因圆心角为60.),所以有5C+一1,即P所 处位置是以O为圆心,半径为lm的圆周上,所 以(3)问中的这些离子可能出现在OA与OD 所夹的扇形区域内,面积为S一m.. (上接46页) 上时,通过锅底的磁感应强度很弱,锅底几乎不 怎么发热,所以电磁炉不能用铝锅和铜锅加热. 而当使用铁磁质锅时则能产生特别强的附加磁 场,使铁磁质中的磁场增强1O,10倍,铁锅 底部可以产生很大的涡电流,达到快速加热的 要求. 在电磁炉使用上一般会注明适用的 锅具,如”铁,不锈钢,铁铸物及底部有导磁层的 耐热玻璃及陶瓷器皿等”.现在的电磁炉大都有 自动锅具功能,能自动识别有无锅具或锅 具材料是否符合要求,对不符合要求的锅具拒 绝加热.这些功能是通过相关传感器和主控IC 电路来实现的. ?45?