Viszlát, égők. brizmaker / iStock / Getty Images Plus

A klímaváltozás visszaszorítása érdekében sok szakértő szorgalmazta hatalmas változás a fosszilis tüzelőanyagokról az áramra. A cél az olyan folyamatok villamosítása, mint a lakások fűtése és az autók áramellátása, majd a megnövekedett villamosenergia-szükséglet előállítása alacsony vagy nulla szén-dioxid-kibocsátású források, például szél, napenergia és vízenergia felhasználásával.

Kaliforniában több mint 30 város, köztük Berkeley és a San Francisco, ebbe az irányba haladva megtiltotta a földgázszolgáltatást a legtöbb új épületben. Jelenleg az épületek energiafelhasználása generálódik San Francisco üvegházhatásúgáz-kibocsátásának több mint 40% -a.

Az épületek fűtésére és a meleg vízre, valamint a ruhák szárítására egyszerű elektromos lehetőségek vannak, de az elektromos áramellátás vitatottabb lehet a konyhában. A hagyományos elektromos kályhák köztudottan lassan melegednek és hűlnek le. Biztonsági kérdéseket is felvetnek, mert fűtőtekercseik kikapcsolásuk után több tíz percig forrók maradhatnak.

Mit kell tennie egy komoly szakácsnak? Az egyik csúcstechnológiai alternatíva a mágneses indukció. Ezt a technológiát először több mint 100 évvel ezelőtt javasolták és az 1933-as chicagói világkiállításon mutatták be. Ma a mágneses indukciós kályhák és a főzőlapok általánosak Európában és Ázsiában, de továbbra is megmaradnak egy réstechnika az Egyesült Államokban As több város és állam halad az elektromosság felé, íme egy pillantás a mágneses indukció működésére és előnyeire és hátrányaira a főzéshez.

{vembed Y = glH71fM9Oe4}
Bill Kornrumpf villamosmérnök leírja a mágneses indukciós főzés működését.

Fűtés láng nélkül

én vagyok egy elektromágneses terek kutatására szakosodott villamosmérnök. Munkám nagy része az orvosi terápiás alkalmazásokra összpontosít - de függetlenül attól, hogy emberi szövetet vagy egy főzőlapon lévő serpenyőt teszel-e ki elektromágneses mezőknek, az alapelvek ugyanazok.

Az elektromágneses mezők megértéséhez a fő elv az, hogy egy elektromos töltés teret hozzon létre körülötte - lényegében minden irányba kiterjedő erőt. Gondoljunk a statikus elektromosságra, amely gyakran súrlódás által előállított elektromos töltés. Ha egy ballont dörzsöl a hajára, a súrlódás statikus elektromos töltéssel tölti fel a ballont; majd amikor a ballont felemeled a fejedről, a hajad megemelkedik, még akkor is, ha a ballon nem ér hozzá. A lufi vonzó elektromos erővel húzza a haját.

A mozgó elektromos töltések, mint a huzalon keresztül áramló áram, mágneses mezőket - mágneses erő zónákat hoznak létre az áram útja körül. A Föld mágneses térrel rendelkezik, mert olvadt magjában elektromos áram folyik.

A mágneses mezők elektromos mezőket is létrehozhatnak, ezért használjuk az elektromágneses mezők kifejezést. Ezt a koncepciót az 1830-as években fedezte fel Michael Faraday angol tudós, aki megmutatta, hogy ha egy elektromosan vezető anyagot, például egy vezetéket helyezünk egy mozgó mágneses mezőbe, akkor a mezőben elektromos mező jön létre. Ezt mágneses indukciónak hívjuk. Ha a vezető hurkává alakul, akkor a hurok körül elektromos áram folyik.

Faraday felfedezése képezte az alapját a villanymotorok fejlesztése. Munkája bemutatta az anyagok melegítésének módját anélkül, hogy hagyományos hőforrást, például tüzet használna.

Honnan származik a hő?

Minden anyagnak van ellenállása, ami azt jelenti, hogy amikor elektromos áram folyik rajtuk keresztül, akkor az áramlás is legalább némileg akadályozta. Ez az ellenállás az elektromos energia egy részének elvesztését okozza: Az energia hővé válik, és ennek eredményeként a vezető felmelegszik. Orvostudományi kutatásaim során rádiófrekvenciás mágneses mezők segítségével vizsgáljuk a test szöveteit segítse a szövetek gyógyulását.

A hagyományos égők helyett az indukciós főzőlapokon található főzőhelyeket főzőlapoknak nevezik, és a főzőlap felületébe ágyazott huzaltekercsekből állnak. A maximális hatékonyság érdekében a mérnökök azt akarják, hogy az egyes főzőlapok által termelt mágneses tér energiáját a lehető legnagyobb mértékben elnyelje a rajta ülő edények. A mágneses mező elektromos teret hoz létre az edények aljában, és az ellenállás miatt a serpenyő felmelegszik, annak ellenére, hogy a főzőlap nem.

A főzőlap kerámia üvegfelülete alatti mágneses tekercsek mágneses teret generálnak, amely impulzusokat küld közvetlenül az edénybe. Ezek a mágneses impulzusok melegítik az edényeket. San Jose városa

A legjobb teljesítmény érdekében a mágneses indukciós kályháknak és a főzőlapoknak nagy mágneses tér frekvencián kell működniük - általában 24KHz-en. Szükségük van olyan edényekre is, amelyek olyan anyagokból készülnek, amelyeken a mágneses mezők nem haladnak át. A magas vas- vagy nikkeltartalmú fémek elnyelik a mágneses tereket, így ezek a leghatékonyabb lehetőségek az indukciós főzéshez. A vas könnyebben elnyeli a mágneses tereket, mint a nikkel, és jóval olcsóbb, ezért a vasalapú anyagokat használják leggyakrabban a mágneses indukciós edényekhez.

Érzékenyebb és biztonságosabb, de drágább

Mivel az indukciós főzőlapoknak valamire van szükségük a mágneses mezők elnyeléséhez a hő előállításához, azok természetüknél fogva biztonságosabbak, mint egy hagyományos elektromos főzőlap. Ha a kezét a főzőlapra helyezi, akkor az semmilyen észrevehető mértékben nem melegíti fel a kezét. Mivel ezek a rendszerek a főzőedényeket közvetlenül a főzőlap fűtése nélkül melegítik, a főzőlapok eltávolítása után a főzőlapok gyorsan lehűlnek, ami csökkenti az égési sérülések kockázatát.

Maga a főzőedény hajlamos gyorsan felmelegedni és lehűlni, és a hőmérséklet-szabályozás nagyon pontos - az egyik legfontosabb tulajdonság, amelyet a főzők értékelnek a gáztűzhelyekben. További plusz, hogy az indukciós főzőlapok felülete általában sima - gyakran üveg vagy kerámia -, így könnyen tisztíthatók.

A modern indukciós főzőlapok ugyanolyan energiatakarékosak, mint a hagyományos elektromos kályhák, és körülbelül kétszer olyan hatékonyak, mint a gáztűzhelyek. De ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy üzemeltetésük olcsóbb. Az Egyesült Államok számos részén a földgáz jóval olcsóbb, mint az áram, néha három-négyszeresére. Ez részben magyarázza az indukciós főzőlapok szélesebb körű elfogadását Európában, ahol a közelmúltig a földgáz sokkal drágább volt, mint az áram.

Egy másik tényező, amely befolyásolta az örökbefogadást, az az, hogy jellemzően indukciós kályhák és főzőlapok többe kerül, mint a hagyományos gáz- vagy elektromos kályhák, bár lényegében nem. A szakácsoknak pedig ki kell cserélniük az alumínium, réz, nem mágneses rozsdamentes acél és kerámia edényeket, amelyek egyike sem működik hatékonyan az indukciós főzőlapokon. Az egyik gyors ellenőrzés az, hogy ha mágnes tapad az edény aljára, akkor az edény egy indukciós főzőlapon fog működni.

Ezen tényezők ellenére arra számítok, hogy a földgázfelhasználás csökkentésére vonatkozó rendeletek a mágneses indukciós kályhák és a főzőlapok nagymértékben kiterjedt használatához vezetnek. Ezek az intézkedések jellemzően az újonnan épült épületekre összpontosítanak, ezért nem lesz szükségük rá a meglévő otthonok drága átalakítása.

A fiatal egyedülállók és családok, akik beköltöznek ezekbe az új lakásokba, valószínűleg még nem szereztek be sok edényt, és valószínűleg értékelik a mágneses indukcióval járó biztonságot, különösen, ha gyermekeik vannak. Azok a korai alkalmazók, akik hajlandók többet fizetni a zöld forrásokból származó villamos energiáért, vagy egy hibrid vagy elektromos autóért, nem biztos, hogy idegesnek számítanak, ha néhány száz dollárral többet fizetnek egy mágneses indukciós főzőlapért és a vele működő serpenyőkért.

Országos szinten az Egyesült Államok megteheti elfogadja a szén-dioxid-árképzés valamilyen formáját a közeljövőben, ami megemelné a földgáz költségeit. És növekszik az aggodalom is beltéri légszennyezés a gázkészülékek miatt. Több mint egy évszázaddal az első javaslat után elérkezhetett a mágneses indukciós főzés napja a napon.

A szerzőről

Kenneth McLeod, a rendszertudomány professzora és a Klinikai Tudomány és Mérnöki Kutatások Laboratóriumának igazgatója, Binghamton Egyetem, New York Állami Egyetem

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.