电磁感应原理在电磁炉上的应用.docx

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电磁感应原理在电磁炉上的应用

电磁感应在电磁炉上的应用

摘要：

随着科学技术的发展，电磁感应的应用越来越来广泛，也更加贴近生活，所以很好地了解它、掌握并运用它，会使我们的科技发展水平更快速发展起来。

同时，激发学生学习物理的兴趣，更深刻的体会到物理来源于生活，并活用于生活。

本文主要介绍了电磁感应的原理及其在家电中的应用之一—电磁炉的结构、工作原理、优缺点。

关键词：

电磁感应，电磁炉，应用

目录

前言···································································1

1.电磁感应·····························································1

1.1电磁感应现象······················································1

1.2定律······························································2

2.电磁感应原理的应用—电磁炉···········································3

2.1电磁炉发热原理·····················································3

2.1.1电磁炉发展史···················································3

2.2电磁炉结构·························································3

2.2.1电磁炉的组成部件················································3

2.3电磁炉的使用注意事项···············································4

2.4优点·······························································5

2.5缺点·······························································6

3.总结··································································6

参考文献·······························································7

致谢词·································································8

前言

物理的世界可以说是起源于人类生产和生活，即物理是与人类生活最为密切的科学。

而现在如何学习、了解并掌握这些物理知识，以更好的运用它为人类服务成为一门重要的学问了，也成为了一名物理教师不可推卸的责任。

而电磁感应在物理学中的应用广泛，了解这一知识，对学习其他的电磁知识相当于打开了一扇大门的钥匙。

本文主要介绍了电磁感应的原理跟其应用——电磁炉，希望可以帮助学生更好地理解电磁感应。

1电磁感应

电磁感应

电磁感应（Electromagneticinduction），是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。

此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流（感生电流）。

迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了感应现象的人，虽然FrancescoZantedeschi（英语：

FrancescoZantedeschi）在1829年的工作可能对此有所预见。

法拉第发现产生在闭合回路上的电动势和通过任何该路径所包围的曲面的磁通量的变化率成正比，这意味着，当通过导体所包围的曲面的磁通量变化时，电流会在任何闭合导体内流动。

这适用于当磁场本身变化时或者导体运动于磁场时。

电磁感应不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。

1.1电磁感应现象

（1）电磁感应现象：

闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。

（2）感应电流：

在电磁感应现象中导体产生的电流。

（3）产生电磁感应现象的条件：

只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。

即条件为：

a．闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动；b．做切割磁感线运动，穿过闭合电路的磁场发生变化。

两种情况产生感应电流的根本原因不同，闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动时，是导体中的自由电子随导体一起运动，受到的洛伦兹力的一个分力使自由电子发生定向移动形成电流，这种情况产生的电流有时称为动生电流。

穿过闭合电路的磁场发生变化时，根据电磁场理论，变化的磁场周围产生电场，电场使导体中的自由电子定向移动形成电流，这种情况产生的电流有时称为感生电流。

两种表述可统一为穿过闭合电路的磁通量发生变化。

1.2定律

感应电动势由法拉第电磁感应定律给出：

其中

是单位为伏特的电动势

ΦB是单位为韦伯的磁通量。

对于除了特殊情况外，一般来说，绕着同一区域有N匝回路的线圈，电磁感应的法拉第电磁感应定律表明

其中

是单位为伏特的电动势

N是线圈匝数。

ΦB是单位为韦伯的穿过一个回路的磁通量。

进一步的，楞次定律给出了感应电动势的方向如下:

电路上所诱导出的电动势的方向，总是使得它所驱动的电流，会阻碍原先产生它（即电动势）的磁通量之变化。

所以楞次定律决定了上面方程中的负号。

2.电磁感应原理的应用——电磁炉

电磁炉又名电磁灶，它是美国西尾电气公司于1971年率先研制成功的，随着各项技术日臻完善，并发展成为一种成熟的家用电器，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。

是一种高效节能橱具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。

电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具。

由高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具等部分组成。

使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热。

在加热过程中没有明火，因此安全、卫生。

2.1电磁炉的发热原理

电磁炉是根据电磁感应原理制成的一种炉。

它是在一个多股铜导线绕制的加热线圈内通以交变电流而产生交变磁场。

当电磁炉上未放置需加热的导磁金属锅时，交变磁场的磁路基本上为空气磁路，磁阻很大，此时加热线圈中只有一个很小的空载电流通过，当金属的锅体放到电磁炉上时，锅子处于交变磁场中，原来大部分的空气磁路被代之以导磁体，磁阻减小，交变磁场大大加强。

在此交变磁场作用于锅底，产生大量涡流，从而使锅体获得焦耳热，温度迅速升高，这样就使电磁能转变成热能。

因此，电磁炉煮食的热源来自于金属锅底部而不是电磁炉本身发热传导给金属锅，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍,使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。

具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。

因此，在电磁炉较普及的一些国家里，人们誉之为“烹饪之神”和“绿色炉具”。

由于电磁炉是由锅底直接感应磁场产生涡流来产生热量的，因此应选用符合电磁炉设计负荷要求的铁质（不锈钢）炊具，其他材质的炊具由于材料电阻率过大或过小，会造成电磁炉负荷异常而启动自动保护，不能正常工作。

同时由于铁对磁场的吸收充分、屏蔽效果也非常好，这样减少了很多的磁辐射，所以铁锅比其他任何材质的炊具也都更加安全。

此外，铁是对人体健康有益的物质，也是人体长期需要摄取的必要元素。

2.1.1电磁炉发展

近几年我国电磁灶行业发展速度较快，受益于电磁灶行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大，电磁灶行业在国内和国际市场上发展形势都很好。

虽然受金融危机影响使得电磁灶行业近两年发展速度略有减缓，但随着我国国民经济的快速发展以及国际金融危机的逐渐消退，我国电磁灶行业重新迎来良好的发展机遇。

电磁灶凭借其方便快捷等优点被广大消费者所青睐。

随着家电下乡等国家政策的扶持，行业日益规范，电磁灶市场迎来新的发展契机。

另外，中国电磁灶市场均价下降态势明显，而一味的价格战并不能给企业带来稳定的利润成长，相反容易造成恶性竞争和产品的低端化、同质化，甚至会有部分企业为降低售价而偷工减料，造成安全隐患。

只有立足于技术产品创新，从节能降耗等方面出发才能在这一竞争更加激烈的市场立于长久之地。

我国电磁灶新进入企业不断增多，上游原材料价格持续上涨，导致行业利润降低，因此我国电磁灶行业市场竞争也日趋激烈。

面对这一现状，电磁灶行业业内企业积极应对，注重培养创新能力，不断提高自身生产技术，加强企业竞争优势，于此同时电磁灶行业内企业还全面把握该行业的市场运行态势，不断学习行业最新生产技术，了解行业国家政策法规走向，掌握同行业竞争对手的发展动态，充分了解该行业的发展动态及自身在行业中所处地位，并制定了正确的发展策略以使企业在残酷的市场竞争中取得领先优势。

2.2电磁炉的结构

电磁炉主要有两大部分构成：

电子线路部分及结构性包装部分。

电子线路部分包括：

功率板、主机板、灯板（操控显示板）、线圈盘及热敏支、电磁炉线圈盘架、风扇马达等。

结构性包装部分包括：

瓷板（新型电磁炉有用玻璃面板）、塑胶上下盖、风扇叶、风扇支架、电源线、说明书、功率贴纸、操作胶片、合格证、塑胶袋、防震泡沫、彩盒、条码、卡通箱。

2.2.1电磁炉的组成部件

（1）陶瓷板：

进口高级耐热晶化陶瓷板。

（2）高压主基板：

构成主电流回路。

（3）低压主基板：

电脑控制功能。

（4）LED线路板：

显示工作状态和传递操作指令。

（5）线盘：

将高频交变电流转换成交变磁场（PAN）。

（6）风扇组件：

散热辅助元件（FAN）。

（7）IGBT：

通过低电流信号、控制大电流的通断（IGBT）。

（8）桥式整流块：

将交流电源转换为直流电源（BD101）。

（9）热敏电阻件：

将热量信号传递到控制电路。

（10）热开关组件：

感应IGBT工作温度，从而保护IGBT由于过热损坏

2.3电磁炉使用注意事项

（1）.电源线要符合要求

电磁炉由于功率大，在配置电源线时，应选能承受15A电流的铜芯线，配套使用的插座、插头、开关等也要达到这一要求。

否则，电磁炉工作时的大电流会使电线、插座等发热或烧毁。

另外，如果可能，最好在电源线插座处安装一只保险盒，以确保安全。

（2）放置要平整

放置电磁炉的桌面要平整，特别是在餐桌上吃火锅等时更应注意。

如果桌面不平，使电磁炉的某一脚悬空，使用时锅具的重力将会迫使炉体强行变形甚至损坏。

另外，如桌面有倾斜度，当电磁炉对锅具加温时，锅具产生的微震也容易使锅具滑出而发生危险。

（3）保证气孔通畅

工作中的电磁炉随锅具的升温而升温。

因此。

在厨房里安放电磁炉时，应保证炉体的进、排气孔处无任何物体阻挡。

炉体的侧面、下面不要垫（堆）放有可能损害电磁炉的物体、液体。

需要提示的是，当电磁炉在工作中如发现其内置的风扇不转，要立即停用，并及时检修。

（4）锅具不可过重

电磁炉不同于砖或铁等材料结构建造的炉具，其承载重量是有限的，一般连锅具带食物不应超过5公斤，而且锅具底部也不宜过小，以使电磁炉炉面的受压之力不至于过重、过于集中。

万一需要对超重超大的锅具进行加热时，应对锅具另设支撑架，然后把电磁炉插入锅底。

（5）清洁炉具要得法

电磁炉同其它电器一样，在使用中要注意防水防潮，和避免接触有害液体。

不可把电磁炉放入水中清洗及用水进行直接的冲洗，也不能用溶剂、汽油来清洗炉面或炉体。

另外，也不要用金属刷、砂布等较硬的工具来擦拭炉面上的油迹污垢。

清除污垢可用软布沾水抹去。

如是油污，可用软布沾一点低浓度洗衣粉水来擦。

正在使用或刚使用结束的炉面不要马上用冷水去擦。

为避免油污沾污炉面或炉体，减少对电磁炉清洗工作量，在使用电磁炉时可在炉面放一张略大于炉面的纸如废报纸，以此来沾吸锅具内跳、溢出的水、油等污物，用后即可将纸扔弃。

（6）检测炉具保护功能要完好

电磁炉具有良好的自动检测及自我保护功能，它可以检测出如炉面器具（是否为金属底）、使用是否得当、炉温是否过高等情况。

如电磁炉的这些功能丧失，使用电磁炉是很危险的。

（7）炉面有损伤时应停用电磁炉炉面是晶化陶瓷板，属易碎物。

（8）容器水量容器水量勿超过七分满，避免加热后溢出造成机板短路。

（9）容器放置容器必须放置电磁炉中央，可避免故障（因利用磁性加热原理，当容器偏移，易造成无法平衡散热，产生故障）。

（10）加热时保持功率稳定

（11）加热至高温时，直接拿起容器再放下，易造成故障（因瞬间功率忽大忽小，易损坏机板）。

2.4优点

（1）多功能性

由于它采用的是电磁感应原理加热，减少了热量传递的中间环节，因而其热效率可达80%至92%以上，以1600w功率的电磁炉计，烧两升水，在夏天仅需7分钟，与煤气灶的火力相当。

用它蒸、煮、炖、涮样样全行，即使炒菜也完全可以。

在北京，有许多家庭还没有使用管道燃气，但自从用上电磁炉之后，液化气罐反而成了备用厨具。

电磁炉完全可以取代煤气灶，而不像电火锅、微波炉那样，仅是煤气灶的补充。

这是它最大的优势所在。

（2）清洁

由于其采用电加热的方式，没有燃料残渍和废气污染。

因而锅具、灶具非常清洁，使用多年仍可保持鲜亮如新，使用后用水一冲一擦即可。

电磁炉本身也很好清理，没有烟熏火燎的现象。

这在其它炉具是不可想象的，煤气灶具用不多长时间就是黑糊糊的一层。

同样，微波炉的内膛清理是非常令人头疼的事情，而使用电磁炉却没有这些麻烦。

它无烟、无明火、不产生废气外形简洁，工作起来静悄悄的。

（3）安全

电磁炉不会像煤气那样，易产生泄露，也不产生明火，不会成为事故的诱因。

此外，它本身设有多重安全防护措施，包括炉体倾斜断电、超时断电、于烧报警、过流、过压、欠压保护、使用不当自动停机等等，即使有时汤汁外溢，也不存在煤气灶熄火跑气的危险，使用起来省心。

尤其是炉子面板不发热，不存在烫伤的危险，今老人和儿童倍感放心，它的安全性明显优于其它炉具。

（4）方便

电磁炉本身仅几斤重，拿上它随便去哪都不成问题，只要是有电源的地方它全能使用。

电磁炉结构简单、维修方便，它设有多段火力选择，使用起来像燃气一样方便。

它具有的定时功能十分便利。

尤其是在炖、煮、烧热水的时候，人可以走开做其他的事情，即省心又省时。

（5）经济

电磁炉是用电大户，要用它作为厨房主流厨具，功率一定要选择1600W以上。

但是，由于电磁炉加热升温快速、电价相对又较低，计算起来，所费并不多。

以烧开水计，约7分钟2升开水，电费约5分钱（以北京市每度电0．39元计），而用天然气每走一个字则要1.7元；如果要用电饭煲烧开水，2升水以700W功率的锅计，则要20分钟以上。

此外，电磁炉售价较低，在北京市面上，电磁炉最低价，像1600W功率的炉子200多元，而且还送锅具。

比微波炉的价格还低。

对于居室狭小的用户来说，电磁炉节省地方，一些外地打工人员，用时把它从床下拿出，用完再塞进去，什么炉具能有这么便利呢?

2.5缺点

（1）“消费习惯”说。

这也是最普遍的一种说法。

就是认为在中国的传统习惯中，炒菜用锅都是球面底，但是目前大部分电磁炉设计采用的都是平面炉面，这与人们的使用习惯不符。

（2）“磁场外泄”说。

即认为电磁炉在工作过程中产生的部分外泄磁场，对人体的健康有很大的威胁。

（3）“明火炒菜”说。

这实质上还是“消费习惯”说的翻版。

就是认为消费者从心理上认为“非明火炒菜”的口味难以接受，认为这样炒的菜的口味会有问题。

（4）“温度不宜”说。

即认为目前电磁炉的温度调节功能不太强，一般情况下只有有限的几个温度点，档位细分也不明显，会出现炒菜、做饭时需要的温度不能达到，从而影响烹饪的效果。

（5）“电荒”说。

就是说电磁炉耗电量极大，而且面临电荒的问题，因而前景不大。

3.总结

随着社会的科技的日新月异，学会并掌握了电磁感应就可以为以后在这方面的学习打下坚实的基础。

本文主要从原理及其中一方面的应用来介绍电磁感应原理，让人们了解到物理与生活之间的密切关系，与人类越来越方便、有科技含量的生产生活息息相关。

并且,于近几十年来,社会在越来越重视电能的应用,特别是电磁感应的运用,它与传统的技术相比,在安全性能、环保性能、使用寿命等方面有着独特的优势,为社会带来了巨大的社会效益与经济效益。

现在电磁感应在厨卫方面的应用是最为突出,但是在医学方面的应用也有着客观的效果,可见电磁感应在人类生产、生活等应用如雨后春笋般,产生深远而积极的影响。

不过，事情总有两面性，电磁在给予人类方便的同时，也有一些不好的地方，所以要懂得运用的同时，注意防止辐射的污染。

在准备这个论文的过程中，我觉得自己学到的东西更多，觉得大学不仅仅教会学生课本上的知识，更多的是教会学生这种自我学习的能力，而我们在寻找资料的时候更要细心、认真;对于谢老师的指导,也虚心的听取,正所谓:

旁观者明,当局者迷,想要更好的完成一件事情,这些都是不能缺少的,知识的来源更多在于自己本身的努力,想好获取它,只有靠自己的双手。

也只有确切掌握了这种学习的能力，才不怕在这个日新月异的社会中被淘汰。

参考文献:

[1]杨尚威.家用电器[M]．北京：

高等教育出版社，1990．８.

[2]维基百科.电磁感应[EB/OL].http:

//zh.wikipedia.org/wiki/%E7%94%B5%E7%A3%81%E6%84%9F%E5%BA%94,2011.8

[2]加热特点电磁炉的发展

[3]风吹若梦电磁感应[EB/OL]．

[4]gimmycw．电磁感应[EB/OL]．

[5]xp84．电磁炉[EB/OL]．

[6]xx．如何防止和减少室内电磁辐射污染？

[EB/OL]．

[7]电磁炉缺点

致谢词

在整个准备论文的过程中，指导老师谢庆文老师给予了我很多的帮助与指导，使得我可以完满的完成这份论文。

因此，向辛勤指导我的谢老师表示感谢。

在平常上课的时候，他对学生的平易近人让我印象深刻，也让我在选择指导老师的时候，选择了谢老师。

而在这个过程中，我更明白自己当初的选择是没有错的，在这再次谢谢老师对我们的指导。

同时，我也参考了很多资料，受益匪浅，感谢这些文献的编者。

2013年5月