電磁爐(Electric Oven)

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電磁爐(Electric Oven)
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

電磁爐是一種利用電磁感應加熱(Induction heating)的原理,將電能迅速轉為熱能的器具。 電磁感應加熱(Induction heating),是一種利用電磁感應,讓金屬導體產生渦電流後,經過電阻產生電流的熱效應,藉此加熱金屬的一種現象。

通常讓電磁爐加熱的皿器會使用電磁體(可導電又屬於磁性物質的物體),例如鐵鍋、不鏽鋼鍋。 再來我們討論渦電流,假設有一長L的空心鋁管,現在有一個鐵製的小球和一塊小磁鐵,將空心鋁管直立後,我們先將鐵製小球從頂部投入鋁管,會發現鐵製小球一下子就從底部掉出來,再來我們將小磁鐵投入鋁管中,會發現小磁鐵要經過若干時間後才會從底部掉出來,這是電磁感應產生的結果,磁鐵在鋁管內往下掉的時候,對於鋁管內的某一點來說,磁場一直在改變,此時,因為導線切割磁力線,產生了感應電動勢,電動勢在鋁管內又會產生感應電流,此感應電流即為渦電流,最後渦電流(根據冷次定律)會產生一感應磁場來抵抗磁通量變化,因此小磁鐵才會慢慢掉下來。

電磁爐內部有許多金屬線圈(一般為銅線),如下圖,現給予線圈一交流電,讓電流不斷改變的同時,磁場亦隨之改變,此時鐵鍋底部便會產生一抵抗磁通量變化的渦電流,再經由電流的熱效應,讓鐵鍋的溫度可以迅速上升,也因為必須藉由電流的熱效應,像銅鍋這種電阻小的金屬是不適用的。
瓦斯爐那種藉由燃燒液化石油氣所放出的熱量,將其傳遞到鍋子內的方式,會有過多的能量損耗,而電磁爐本身其實是不會發熱的,能量損耗只在電磁爐內部金屬線圈的電流熱效應,相較之下,電磁爐顯得相當的節省能源,而且能供給的能量穩定,效率非常高,且沒有燃燒石油氣候所產生的二氧化碳等空氣污染,一種非常環保的加熱工具。

參考資料:
http://en.wikipedia.org/wiki/Eddy_current

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