خداحافظ مشعل ها brizmaker / iStock / گتی ایماژ به علاوه

برای مهار تغییرات آب و هوا ، بسیاری از کارشناسان خواستار این کار شده اند یک تغییر عظیم از سوخت های فسیلی به برق. هدف این است که فرآیندهایی مانند گرمایش منازل و تأمین انرژی اتومبیل ها برق تولید شود و سپس با استفاده از منابع کم یا صفر کربن مانند باد ، خورشید و نیروگاه آبی ، نیازهای الکتریکی افزایش یافته تولید شود.

بیش از 30 شهر در کالیفرنیا ، از جمله برکلی و سان فرانسیسکو، با ممنوع کردن سرویس گاز طبیعی در بیشتر ساختمانهای جدید در این مسیر حرکت کرده اند. در حال حاضر استفاده از انرژی در ساختمان تولید می کند بیش از 40٪ از انتشار گازهای گلخانه ای سانفرانسیسکو.

گزینه های ساده برق برای گرم کردن ساختمان ها و آب گرم و خشک کردن لباس وجود دارد ، اما برق رفتن در آشپزخانه می تواند بحث برانگیز باشد. اجاق های برقی سنتی گرم و سرد می شوند. آنها همچنین موارد ایمنی را به وجود می آورند زیرا کویلهای گرمایشی آنها می توانند دهها دقیقه پس از خاموش شدن داغ بمانند.

یک آشپز جدی چه کاری باید انجام دهد؟ یک گزینه پیشرفته با تکنولوژی پیشرفته ، القای مغناطیسی است. این فناوری برای اولین بار بیش از 100 سال پیش ارائه شد و در نمایشگاه جهانی شیکاگو در سال 1933 به نمایش درآمد. امروزه اجاق های القایی مغناطیسی و آشپزخانه در اروپا و آسیا رایج است ، اما هنوز هم باقی مانده است یک فن آوری طاقچه در ایالات متحده است As شهرها و ایالت های بیشتری به سمت برق رسانی پیش می روند، در اینجا نگاهی داریم به نحوه عملکرد القای مغناطیسی و موافقان و مخالفان آن برای پخت و پز.

{vembed Y = glH71fM9Oe4}
مهندس برق بیل کورنروامپف نحوه کار پخت القایی مغناطیسی را شرح می دهد.

گرمایش بدون شعله

من هستم یک مهندس برق متخصص تحقیقات میدانی الکترومغناطیسی. بیشتر کارهای من به کاربردهای درمانی درمانی متمرکز است - اما خواه در معرض بافت انسان باشید یا ظرف روی یک تخته آشپزخانه در معرض میدان های الکترومغناطیسی قرار بگیرید ، اصول یکسان است.

برای درک اینکه میدان های الکترومغناطیسی چیست ، اصل اصلی این است که یک بار الکتریکی میدانی را در اطراف خود ایجاد می کند - اساساً نیرویی که از همه جهات گسترش می یابد. به الکتریسیته ساکن فکر کنید ، که یک بار الکتریکی است که غالباً توسط اصطکاک تولید می شود. اگر یک بادکنک را روی موهای خود بمالید ، اصطکاک با بار الکتریکی ساکن ، بادکنک را شارژ می کند. وقتی بالون را از سر بلند می کنید ، موهای شما بلند می شوند ، حتی اگر بالون آن را لمس نکند. بادکنک در حال کشیدن موهای شما با یک نیروی الکتریکی جذاب است.

بارهای الکتریکی متحرک ، مانند الکتریسیته ای که از طریق سیم جریان می یابد ، میدان های مغناطیسی تولید می کنند - مناطقی از نیروی مغناطیسی در اطراف مسیر جریان. زمین دارای یک میدان مغناطیسی است زیرا جریان های الکتریکی در هسته مذاب آن جریان دارند.

میدان های مغناطیسی همچنین می توانند میدان های الکتریکی تولید کنند و به همین دلیل است که ما از اصطلاح میدان های الکترومغناطیسی استفاده می کنیم. این مفهوم در دهه 1830 توسط دانشمند انگلیسی مایکل فارادی، که نشان داد اگر یک ماده رسانای الکتریکی ، مانند یک سیم ، در یک میدان مغناطیسی متحرک قرار گیرد ، یک میدان الکتریکی در هادی ایجاد می شود. ما این را القای مغناطیسی می نامیم. اگر هادی به یک حلقه تبدیل شود ، جریان الکتریکی در اطراف حلقه جریان می یابد.

کشف فارادی پایه ای برای توسعه موتورهای الکتریکی. کارهای وی همچنین راهی برای گرم کردن مواد بدون استفاده از یک منبع حرارتی سنتی مانند آتش نشان داد.

گرما از کجا می آید؟

تمام مواد مقاومت دارند ، به این معنی که وقتی جریان الکتریکی از آنها عبور می کند ، جریان ایجاد می شود حداقل تا حدودی مانع شد. این مقاومت باعث از بین رفتن مقداری از انرژی الکتریکی می شود: انرژی به گرما تبدیل می شود و در نتیجه هادی گرم می شود. در تحقیقات زیست پزشکی من با استفاده از میدان های مغناطیسی فرکانس رادیویی برای گرم کردن بافت های بدن بررسی می کنیم به بهبودی بافت کمک کند.

به جای مشعل های معمولی ، نقاط پخت و پز در صفحه های آشپزی القایی را اجاق گاز می نامند و از سیم پیچ های سیم جاسازی شده در سطح آشپز تشکیل شده است. برای حداکثر کارایی ، مهندسان می خواهند تا حد ممکن انرژی میدان مغناطیسی تولید شده توسط هر اجاق گاز توسط ظروف نشسته بر روی آن جذب شود. میدان مغناطیسی در قسمت پایین وسایل آشپزی یک میدان الکتریکی ایجاد می کند و به دلیل مقاومت ، ظرف گرم می شود ، حتی اگر اجاق گاز گرم نشود.

سیم پیچ های مغناطیسی زیر سطح شیشه سرامیکی آشپزخانه یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که پالس ها را مستقیماً به ظروف آشپزی می فرستد. این پالس های مغناطیسی باعث گرم شدن وسایل آشپزی می شوند. شهر سن خوزه

برای بهترین عملکرد ، اجاق های القایی مغناطیسی و صفحه های آشپزی باید با فرکانس میدان مغناطیسی بالا - معمولاً 24 کیلوهرتز - کار کنند. آنها همچنین نیاز به گلدانهای ساخته شده از موادی دارند که میدانهای مغناطیسی به راحتی از آنها عبور نمی کنند. فلزات با محتوای آهن یا نیکل زیاد ، میدان های مغناطیسی را جذب می کنند ، بنابراین کارآمدترین گزینه ها برای پخت القایی هستند. آهن میدان های مغناطیسی را با سرعت بیشتری نسبت به نیکل جذب می کند و هزینه آن به مراتب کم است ، بنابراین مواد پایه آهن معمولاً برای ظروف القایی مغناطیسی استفاده می شود.

پاسخگو تر و ایمن تر ، اما گران تر

از آنجا که میزهای آشپزی القایی برای تولید گرما به چیزی برای جذب میدان های مغناطیسی نیاز دارند ، ذاتاً از یک میز آشپزی برقی سنتی ایمن ترند. قرار دادن دست بر روی اجاق گاز تا حد قابل توجهی گرم نمی شود. و از آنجایی که این سیستم ها وسایل آشپزی را بدون گرم کردن مستقیم اجاق گاز گرم می کنند ، پس از جدا شدن وسایل آشپزی ، اجاق ها به سرعت خنک می شوند که خطر سوختگی را کاهش می دهد.

وسایل آشپزی تمایل به گرم شدن و سرد شدن سریع دارند و کنترل دما بسیار دقیق است - یکی از اصلی ترین ویژگی هایی که در اجاق های گاز ارزش پخت را دارد. نکته مثبت دیگر این که آشپزخانه های القایی معمولاً دارای سطح صاف - غالباً شیشه ای یا سرامیکی - هستند ، بنابراین تمیز کردن آنها آسان است.

آشپزخانه های القایی مدرن به اندازه اجاق های برقی سنتی کم مصرف و تقریباً دو برابر اجاق گاز هستند. اما این لزوماً به این معنی نیست که کارکرد آنها از هزینه کمتری برخوردار است. در بسیاری از مناطق ایالات متحده گاز طبیعی بسیار ارزان تر از برق است، گاهی اوقات با ضریب سه یا چهار. این تا حدودی پذیرش گسترده تری از آشپزخانه های القایی در اروپا را توضیح می دهد ، جایی که تا همین اواخر گاز طبیعی بسیار گرانتر از برق بود.

عامل دیگری که بر فرزندخواندگی تأثیرگذار است این است که اجاق های القایی و آشپزخانه به طور معمول هزینه بیشتری نسبت به اجاق گازهای سنتی یا برقی دارد، گرچه اساساً چنین نیست. و آشپزها باید جای گلدان های آلومینیومی ، مسی ، استیل غیر مغناطیسی و سرامیکی را بگیرند که هیچ یک از آنها به طور م onثر در صفحه های آشپزی القایی کار نمی کنند. یک بررسی سریع این است که اگر آهنربا به ته دیگ بچسبد ، گلدان روی یک صفحه القایی کار می کند.

با وجود این عوامل ، من انتظار دارم که دستورالعمل های کاهش مصرف گاز طبیعی منجر به استفاده بسیار گسترده از اجاق های القایی مغناطیسی و صفحات آشپزی شود. این اقدامات معمولاً بر روی ساختمانهای تازه احداث شده تمرکز دارند ، بنابراین نیازی به آنها نیست تبدیل گران قیمت خانه های موجود.

مجردها و خانواده های جوانی که به این اقامتگاه های جدید نقل مکان می کنند ، ممکن است هنوز وسایل آشپزی زیادی به دست نیاورده اند ، و به احتمال زیاد از ایمنی مرتبط با القای مغناطیسی قدردانی می کنند ، به خصوص اگر بچه داشته باشند. و پذیرندگان اولیه ای که مایل به پرداخت هزینه بیشتر برای برق از منابع سبز یا یک ماشین هیبریدی یا الکتریکی هستند ، ممکن است از پرداخت چند صد دلار بیشتر برای یک آشپزخانه و قابلمه القایی مغناطیسی که با آن کار می کنند ناراحت نشوند.

در سطح ملی ، ایالات متحده ممکن است نوعی قیمت گذاری کربن را اتخاذ کنید که در آینده نزدیک هزینه گاز طبیعی را افزایش می دهد. و همچنین نگرانی فزاینده ای در مورد وجود دارد آلودگی هوای داخل خانه از وسایل گازسوز. بیش از یک قرن پس از اولین پیشنهاد ، ممکن است روز پخت و پز مغناطیسی در خورشید فرا رسیده باشد.

درباره نویسنده

کنت مک لئود ، استاد علوم سیستم و مدیر آزمایشگاه تحقیقات علوم و مهندسی بالینی ، دانشگاه بیانگموت، دانشگاه ایالتی نیویورک

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.