小廚房大道理廚房中的電磁學原理

小廚房大道理

——廚房中的電磁學原理第一頁，共二十九頁。廚房中的常用電器微波爐電磁爐電飯煲豆?jié){機第二頁，共二十九頁。微波爐簡介微波爐就是用微波來煮飯燒菜的工具,它和其他的爐子不同。微波是一種電磁波。這種電磁波的能量很大，微波一碰到金屬就發(fā)生反射，金屬根本沒有辦法吸收或傳導它；微波可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料，但不會消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透過，微波上所攜帶的能量就會被水分子所吸收產生很高的熱量，這樣食物熟了。下面我們來具體的探討一下微波爐原理。第三頁，共二十九頁。微波爐原理微波爐的頻率是2450MHz，電場方向每秒鐘變化24.5億次，其生成的熱量之大是可想而知的。微波爐原理是由一種電子真空管——磁控管(核心元件)，產生2450MHz的超短波電磁波，通過微波傳導元件——波導管，發(fā)射到爐內各處，通過發(fā)射、傳導、被食物吸收，引起食物內的極性分子（如水、脂肪、蛋白質、糖等）以每秒24.5億次的極高速振動．并由振動所引起的摩擦使食物內部產生高熱，將食物烹熟。第四頁，共二十九頁。微波爐的原理圖第五頁，共二十九頁。磁控管圖第六頁，共二十九頁。微波加熱原理

被加熱的介質一般可分為無極分子電介質和有極分子電介質。如果將有極分子電介質放在外加電場中，每個極性分子會沿著電場力的方向形成有序排列，即發(fā)生極化。外加電場越強，極化作用也越強。當外加電場改變方向時，極性分子也隨之以相反的方向形成有序排列。若外加的是交變電場和磁場，極性分子將被反復交變磁化，交變電場的頻率越高，極性分子反復轉向的極化也就越快。此時，分子熱運動的動能增大，也就是熱量增加，食物的溫度也隨之升高，便完成了電磁能向熱能的轉換。第七頁，共二十九頁。微波爐的工作過程

電控系統(tǒng)將220V交流電壓通過高壓變壓器和高壓整流器，轉換成4000Ｖ左右的直流電壓，送到微波發(fā)生器產生微波，微波能量通過波導管傳入爐內腔里。由于爐內腔是金屬制成的，微波不能穿過。只能在爐腔里反射，并反復穿透食物，加熱食物。從而完成加熱過程。第八頁，共二十九頁?？偨Y一下吧！1.簡單的說，微波爐原理就是在微波爐里面安裝有一個微波發(fā)生器，該器件能產生頻率非常高的電磁波，而電磁波是變化的磁場和變化的電場交替變換產生的，在高頻率交替變化的電磁場作用下，食物分子中的正負帶電微細粒子也隨電磁場的變化而不斷來回運動，在反復極化的作用下，食物內釋放大量的熱能，故在微波爐內，食物都是從內部熟開來的。2.金屬外殼能有效屏蔽電磁波，所以在使用微波爐的時候嚴禁將爐門打開，否則將造成室內所有水分快速氣化，引起爆炸或者其他嚴重事故。第九頁，共二十九頁。微波爐的弊端微波爐的微波在人身體上沿神經纖維造成乙酰膽堿（一種激素物質）的積累，即使微波爐的微波發(fā)射極其微弱，也會引起許多疾病。微波爐的電磁外溢（通常機體外面都有完整的金屬外殼以及微薄防護板。加之微波爐的拉門有防護鎖，因此向外泄漏的微波比較有限）能造成永遠不能愈合的燒傷，微波爐能把半徑3—5米的磁場結構破壞，在微波爐附近，由于人體細胞振蕩所產生的磁場會被擾亂。長時間呆在微波爐旁會引起心跳變慢。一天工作完了就會感到全身疼痛，睡眠被擾亂，記憶力也會發(fā)生變化。此外，微波爐對食物的破壞十分可怕，“煮”過的或僅僅回了一回鍋的、解凍過的食物，就不再有任何活性維生素了。因此，人們不能圖方便就經常使用微波爐。第十頁，共二十九頁。電磁爐簡介電磁爐是一種新型的灶具，其原理是應用了“渦流效應”。它無需明火或傳導式加熱而讓熱直接在鍋底產生，因此熱效率得到了極大的提高。是一種高效節(jié)能櫥具，完全區(qū)別于傳統(tǒng)所有的有火或無火傳導加熱廚具。電磁爐是利用電磁感應加熱原理制成的電氣烹飪器具。由高頻感應加熱線圈(即勵磁線圈)、高頻電力轉換裝置、控制器及鐵磁材料鍋底炊具等部分組成。使用時，加熱線圈中通入交變電流，線圈周圍便產生一交變磁場，交變磁場的磁力線大部分通過金屬鍋體，在鍋底中產生大量渦流，從而產生烹飪所需的熱。在加熱過程中沒有明火，因此安全、衛(wèi)生。以前電磁爐只用于工業(yè)領域，比如煉鋼爐等等。隨著技術的發(fā)展和工藝的完善，電磁爐逐漸走入家庭，成為一種安全可靠、效率很高的新型灶具。第十一頁，共二十九頁。電磁爐原理

當一個回路線圈通予電流時，其效果相當于磁鐵棒。因此線圈面有磁場的產生，亦即有磁通量穿過。若所使用的電源為交流電，線圈的磁極和穿越回路面的磁通量都會產生變化。當有一導磁性金屬面放置于回路線圈上方時，此時金屬面就會感應電流來阻礙穿越回路面的磁通量變化。因為金屬面上有電阻，因此感應的電流就會使金屬面產生熱能，而使用此熱能以煮熟食物。感應的電流越大則所產生的熱量就越高，煮熟食物所需的時間就越短。要使感應電流越大，則穿越金屬面的磁通變化率也就要越大，這樣一來，原先通予交流電的線圈就需要越多匝數(shù)纏繞在一起，當然磁場強度變化率也就要越大。因為使用高強度的磁場感應，所以爐面沒有電流產生，因此在烹煮食物時爐面不會產生高溫，是一種相對安全的烹煮器具。第十二頁，共二十九頁。電磁爐圖紙第十三頁，共二十九頁。電磁爐功放電路第十四頁，共二十九頁。電磁爐的加熱原理

電磁爐是采用磁場感應渦流原理，它利用高頻的電流通過環(huán)形線圈，從而產生無數(shù)封閉磁力線，當其通過導磁體（如：鐵質鍋）的底部，既會產生無數(shù)小渦流（一種交變高頻電流），使鍋體本生自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內食物。鍋和電磁爐內部發(fā)熱線圈盤組成一個高頻變壓器，內部線圈是變壓器初級，次級是鍋。當內部初級發(fā)熱線圈盤有交變電壓輸出后，必然在次級鍋體上產生感應電流，感應電流通過鍋體自身的電阻發(fā)熱（所以鍋本身也是負載），產生熱量。由于非導磁性材料不能有效匯聚磁力線，幾乎不能形成渦流；另外，導電能力特別差的磁性材料由于其電阻率太高，產生的渦流電流也很小，也不能很好產生熱量。所以：電磁爐使用的鍋體材料是導電性能相對較好，鐵磁性材料的金屬或者合金以及它們的復合體。一般采用的鍋有：鑄鐵鍋，生鐵鍋，不銹鐵鍋。純不銹鐵鍋材料由于其導磁性能非常低，所以在電磁爐上并不能正常工作。第十五頁，共二十九頁。電磁爐工作過程電流電壓經過整流器轉換為直流電，又經高頻電力轉換裝置使直流電變?yōu)槌^音頻的高頻交流電，將高頻交流電加在扁平空心螺旋狀的感應加熱線圈上，由此產生高頻交變磁場。其磁力線穿透灶臺的陶瓷臺板而作用于金屬鍋。在烹飪鍋體內因電磁感應就有強大的渦流產生。渦流克服鍋體的內阻流動時完成電能向熱能的轉換，所產生的焦耳熱就是烹調的熱源。第十六頁，共二十九頁。電磁爐的利與弊電磁爐煮食的熱源來自于鍋具底部而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導給鍋具，所以熱效率要比所有炊具的效率均高出近1倍（更節(jié)能）。當磁場內的磁力線通過非金屬物體時，不會產生渦流，故不會產生熱力。爐面和人都是非金屬物體，本身不會發(fā)熱，因此沒有被電磁爐燒傷的危險，更不怕風吹，不會爆炸或引致氣體中毒（更安全）。電磁爐在工作過程中會產生極低頻電場與磁場，由于與金屬加熱對象是分開的，因此電磁爐電磁輻射量比普通家電高數(shù)十倍乃至上百倍。第十七頁，共二十九頁。談一談電磁輻射其實人類一直生活在電磁環(huán)境里。地球本身就是一個大磁場，其表面的熱輻射和雷電都可產生電磁輻射。此外，太陽及其他星球也自外層空間源源不斷地產生電磁輻射。但天然產生的電磁輻射對人體是沒有損害的，對人體構成威脅、對環(huán)境造成污染的是人工產生的電磁輻射。家用電器、電子設備、移動通訊設備等電器裝置，只要處于操作使用狀態(tài)，它的周圍就會存在電磁輻射。又聽說電磁輻射可以穿透包括人體在內的多種物質。有人因此將產品電磁輻射產生的污染比喻為“隱形殺手”。電磁輻射并沒有想象中的那么可怕。電磁輻射只有超過一定的數(shù)值時，才會對人的身體產生不良影響。只要進行適當?shù)钠帘畏雷o，就可以大大降低輻射影響。第十八頁，共二十九頁。電飯煲簡介電飯煲是家庭生活中不可缺少的家用電器，是人們煮米飯的主要工具。目前，市場上的電飯煲有兩種：一種是采用微電腦模糊控制技術的自動電飯煲；另一種是采用機械控制的普通電飯煲。普通電飯煲主要由發(fā)熱盤、限溫器、保溫開關、杠桿開關、限流電阻、指示燈、插座等組成。第十九頁，共二十九頁。電飯煲工作原理智能電飯煲主要由電源部分和控制電路組成，主控電路與熱敏電阻形成反饋回路。主控電路實現(xiàn)兩種功能，一是采集熱敏電阻反饋回來的溫度值，二是依據用戶選用的工作方式，對繼電器的工作方式的改變來對電熱盤加熱的控制?？刂品椒ù笾聻椋寒旊姛岜P溫度達到當前的要求后，繼電器的開關打開，以切斷電熱盤的電源，當下降到一定的溫度范圍后通電加熱，閉合繼電器，以使電熱盤始終保持在適合的溫度范圍以內。

第二十頁，共二十九頁。

1.煮飯

插上電源線，按下煮飯按鈕，磁鋼限溫器吸合，帶動磁鋼杠桿，使微動開關從斷開狀態(tài)轉到閉合狀態(tài)，從而接通電熱盤的電源，電熱盤上電發(fā)熱，由于熱盤與內鍋充分接觸，熱量很快傳導到內鍋，內鍋也把相應的熱量傳導到米和水，使米和水受熱升溫至沸騰。由于水的沸騰溫度是100℃，維持沸騰，這時磁鋼限溫器溫度達到平衡，維持沸騰一段時間后，內鍋里的水已基本被米吸干，而且鍋底部的米粒有可能連同糊精粘到鍋底形成一個熱隔離層，因此，內鍋底部會以較快的速度，由100℃上升到103℃±2℃，相應磁鋼限溫器溫度從110℃上升到145℃左右，熱敏磁塊感應到相應溫度，失去磁性不吸合，從而推動磁鋼連桿機構帶動杠桿支架，把微動開頭從閉合轉為斷開狀態(tài)，斷開電熱盤的電源，從而實現(xiàn)電飯煲的自動限溫；進入保溫狀態(tài)，燜飯10分鐘后，方可食用。第二十一頁，共二十九頁。2.保溫電飯煲煮好米飯后，進入保溫過程，隨著時間推移，米飯的溫度下降，雙金屬片溫控器的溫度隨著下降，當雙金屬片溫控器溫度下降到54℃左右，雙金屬片恢復原形，雙金屬片溫控器觸點導通，電熱盤通電發(fā)熱，溫度上升，雙金屬片溫控器溫度達到69℃左右，雙金屬片溫控器斷開，溫度下降，重復上述過程，實現(xiàn)電飯煲（鍋）的自動保溫功能。3.煮粥（煲湯）采用雙發(fā)熱管加熱，通過溫度開關感應水的溫度實現(xiàn)大小功率的轉換，從而實現(xiàn)開始大功率加熱，水接近沸騰后轉換為小功率加熱。第二十二頁，共二十九頁。電飯煲原理圖

（注：從網上找的，不太清楚，看個大概吧?。┑诙摚捕彭?。豆?jié){機簡介豆?jié){機，采用微電腦控制，實現(xiàn)預熱、打漿、煮漿和延時熬煮全自動化，這些過程都是通過MCU有關腳控制，相應三極管驅動，再由多個繼電器組成的繼電器組實施電路轉換來完成。豆?jié){機由杯體、機頭、電熱器、防溢電極、溫度傳感器、防干燒電極、刀片、網罩這八部分構成。第二十四頁，共二十九頁。豆?jié){機工作原理整個電路由微電腦芯片控制，若杯內盛水在正常范圍之內，接通電源，電源指示燈Ａ（Ｄ８綠燈）亮。按下啟動鍵Ｂ（Ｋ３），ＩＣ復位，{17}腳輸出高電平Ｑ２導通，繼電器Ｋ２吸合，發(fā)熱管Ｇ通電加熱；隨著杯內水溫的升高，測溫電極Ｈ的電阻隨之變化，當溫度升高到７５℃時，ＩＣ{17}腳輸出低電平，發(fā)熱管停止加熱，此時ＩＣ{11}腳輸出高電平，Ｑ１導通，繼電器Ｋ１吸合，電動機Ｍ得電轉動開始打漿。打漿持續(xù)２０秒，停１０秒，共打漿４次；打漿結束ＩＣ{17}腳又輸出高電平，發(fā)熱管又繼續(xù)加熱。當豆?jié){煮沸，泡沫上升至防溢電極Ｊ時，ＩＣ{9}腳輸入低電平，{17}腳輸出低電平，停止加熱，片刻后又開始加熱，前后共煮沸３次，可保證豆?jié){煮熟，加熱結束ＩＣ{16}腳輸出信號，蜂鳴器鳴叫，提示豆?jié){已經煮好。

正常情況下，測溫電極浸在水中，ＩＣ{8}腳輸入低電平，ＩＣ能正常工作；若杯內水位低于測溫電極，使ＩＣ{8}腳輸入高電；平時，機器自動斷電，防止干燒，確保人、機安全。

第二十五頁，共二十九頁。豆?jié){機原理圖第二十六頁，共二十九頁。在使用中，用冷水制漿時常出現(xiàn)加熱管表面輕微燒糊和豆?jié){溢出現(xiàn)象。１．解決燒糊的方法

將Ｒ１換成２０ｋΩ的可變電阻，然后斷開機內電源，用導線將發(fā)熱管Ｇ的外殼與測溫電極Ｈ連接起來，外接５Ｖ穩(wěn)壓電源。將測溫電極浸在盛水的燒杯中，用酒精燈加熱，當水溫達到９０℃時，調節(jié)可變電阻使ＩＣ{11}腳剛好跳變?yōu)楦唠娖剑@樣可提高打漿前的水溫，既減少了豆?jié){加熱時間，又可防止燒糊。２．防溢方法

由于發(fā)熱管加熱后的余熱，即使停止加熱，泡沫也會繼續(xù)溢出。解決方法是：在防溢電極上加套上一小段７００Ｗ電爐的電阻絲，并少許拉長使防溢電極增長約２ｃｍ即可。

第二十七頁，共二十九頁。物理二班0710310孫思齊廚房雖小，卻也潛藏著各種奇妙的電磁學原理，可見，物理作為一門基礎學科，與我們的生活息息相關，只要時刻保持好奇心和敏銳的觀察力，就能在生活中不斷發(fā)現(xiàn)物理的魅力所在。謝謝觀賞！第二十八頁，共二十九頁