电磁灶原理（电磁炉里面的奥秘）

电磁炉里面的奥秘

严严冬日，用电磁炉加一口铁锅，美味的火锅在家就能做出来，一家人围坐在一起，享受着电磁炉就能带来的美味，多么简单又幸福！随着电磁炉的广泛运用，人们在家就能享受饭店般的美味，足不出户，还更加实惠健康，在停气的时候，用电磁炉也能做出一顿丰盛的美食。这让我产生了疑惑，如此便捷的电磁炉，是如何对锅体进行加热的呢？

我先从名字出发，电磁炉一定与电和磁有关，而电磁炉能以无明火的方式对物体进行加热。这让我不禁联想到我们在物理教材选修3-2中学到的电磁感应。电能生磁，而我们家里用的电都是交流电，那么通过线圈回路的磁通量会发生变化，线圈中就会产生感应电动势，回路中也就产生感应电流，如果把一块导体放在变化着的磁场中，由于导体内部都可构成闭合回路，穿过回路的磁通发生变化，因此在导体中也会产生感应电流，这种感应电流称为涡流，而涡流能产生热能。我想这应该是电磁炉加热方式的一种可行方式。但电磁炉加热也有可能是底板下的强电流直接产生的焦耳热通过底板进行热传递这种方式来加热，于是我进行了实验。

我用相同的电磁炉做所有的实验，用油作为加热对象。首先我未在电磁炉上放置任何物体进行加热（在表格中标记为实验①），过了十分钟，炉面的温度略微升高。接着我将装有一汤勺油的铁锅置放在电磁炉上（在表格中标记为实验②），发现不到十分钟的时间，铁锅中的油就炸了起来，锅体的温度明显升高，而炉板的温度只略微升高。接着我将装有同样一汤勺油的陶瓷锅置放在电磁炉上（在表格中标记为实验③），加热十分钟后无明显变化，锅体温度无明显变化，炉板的温度也只略微升高。然后我再将一张铁片紧紧贴在陶瓷锅里部的底面（在表格中标记为实验④），再加相同量的油并加热相同的时间，发现油也达到了沸点，锅身的温度和炉板的温度没有明显变化，而锅底的温度明显升高。

实验组数

①

②

③

④

实验方式

无任何物体

装有定量油的铁锅

装有定量油的陶瓷锅

装有定量油且里部底面贴有铁片的陶瓷锅

实验现象

炉面温度略微升高

油沸腾，锅体温度明显升高，炉面温度略微升高

炉面温度略微升高

油沸腾，锅底温度明显升高，炉面温度略微升高

结论猜想

否定强电流热传递加热

证明可能为涡流加热

否定强电流热传递加热，反面证明可能为涡流加热

证明为涡流加热

从第一个实验的结果我直接否定了用强电流产生焦耳热加热这种猜想，如果电磁炉这种方式加热，那么底板的温度在一定时间后一定会升到很高的温度。而从我们的常识可以知道，铁是导体，而陶瓷不是导体。铁满足涡流产生的条件而陶瓷不满足。通过后面实验的结果对比也能够粗略得得出电磁炉就是通过涡流生热的方式来加热的。

知道了电磁炉生热原理之后，我开始对电磁炉的内部结构好奇起来。我在网上查找电磁炉内部结构的图片，映入眼帘的却是一个个线盘。为什么电磁炉内部需要这么多的导线缠绕呢？我想到了电磁炉的发热实质是涡流产生的焦耳热，而焦耳热的公式为Q=I^2*R*t，由公式我们可以知道感应的电流越大则所产生的热量就越高，那么煮熟食物所需的时间就越短。之后运用电磁的知识我们可以知道当一个回路线圈通予电流时，其效果相当于磁铁棒。因此线圈面有磁场N－S极的产生，亦即有磁通量穿越。若所使用的电源为交流电，线圈的磁极和穿越回路面的磁通量都会发生变化，由电磁感应公式E＝nΔΦ/Δt，ΔΦ=ΔBS,我们又能得知，要使感应电流越大，则穿越金属面的磁通变化量也就要越大，当然磁场强度也就要越强。这样一来，原先通予交流电的线圈就需要越多匝数缠绕在一起，我们就可以更快得吃到美食了。看着电磁感应的公式，我又开始想，如果B变得更大，磁感应强度的变化频率越大会是怎样一种现象呢？我依然按照公式进行推导，在这种条件下产生的电动势很大，所以涡流就越大，产生的焦耳热就会越多，如此一来不就达到了运用电流来炼钢的目的吗？

今天对电磁炉进行了小小研究的我忍不住感叹，没想到家中一个平常的电磁炉也蕴含了这么多物理的奥秘。物理在我们生活中无处不在，将物理知识运用到我们的生活当中，给我们的生活带来了便捷。电磁炉的运用只是物理知识中小小的一隅，我相信还有许多的物理奥秘等着我们去探索和发现！

作 者：万州上海中学高2019级16班 高小菡

指导教师：万州上海中学田杰

教师评语：该文作者通过对电磁炉的内部结构观察，利用物理知识进行解释，设计了4组对比实验，对锅体生热的原因进行了反复探究。整个探究过程体现了理论和实验的结合，充分表现了科学探究过程的严密性，反应了作者良好的科学素养和娴熟的科学理论知识。