Totsiens, branders. brizmaker / iStock / Getty Images Plus

Baie kundiges het gevra om klimaatsverandering hok te slaan 'n massiewe verskuiwing van fossielbrandstowwe na elektrisiteit. Die doel is om prosesse soos die verhitting van huise en die aandrywing van motors te elektrifiseer, en dan die verhoogde elektriese kragbehoeftes te genereer met behulp van koolstofarme bronne soos wind, sonkrag en waterkrag.

Meer as 30 stede in Kalifornië, insluitend Berkeley en San Francisco, het in hierdie rigting beweeg deur aardgasdienste in die meeste nuwe geboue te verbied. Tans word energieverbruik in geboue opgewek meer as 40% van die uitstoot van kweekhuisgasse in San Francisco.

Daar is reguit elektriese opsies om geboue en warm water te verhit en klere te droog, maar om elektries te gaan, kan meer omstrede in die kombuis wees. Tradisionele elektriese stowe is berug om stadig warm te word en af ​​te koel. Dit hou ook veiligheidsvraagstukke in omdat hul verwarmingsbande tien minute lank warm kan bly nadat dit afgeskakel is.

Wat is 'n ernstige kok om te doen? Een hoëtegnologiese alternatief is magnetiese induksie. Hierdie tegnologie is meer as 100 jaar gelede voorgestel en op die Wêreldtentoonstelling in Chicago in 1933. Magnetiese induksiestowe en -plate kom vandag algemeen voor in Europa en Asië, maar dit bly 'n nistegnologie in die VSA As meer stede en state beweeg na elektrifisering, hier is 'n blik op hoe magnetiese induksie werk en die voor- en nadele daarvan om te kook.

{vembed Y = glH71fM9Oe4}
Elektriese ingenieur Bill Kornrumpf beskryf hoe magnetiese induksie kook werk.

Verhit sonder vlam

Ek is 'n elektriese ingenieur wat spesialiseer in elektromagnetiese veldnavorsing. Baie van my werk fokus op mediese terapie-toepassings - maar of u menslike weefsel of 'n pan op 'n kookplaat blootstel aan elektromagnetiese velde, die beginsels is dieselfde.

Om te verstaan ​​wat elektromagnetiese velde is, is die sleutelbeginsel dat 'n elektriese lading 'n veld daar rondom skep - in wese 'n krag wat in alle rigtings strek. Dink aan statiese elektrisiteit, dit is 'n elektriese lading wat dikwels deur wrywing geproduseer word. As u 'n ballon op u hare vryf, laai die wrywing die ballon met statiese elektriese lading; dan sal u hare rys as u die ballon van u kop af lig, selfs al raak die ballon nie daaraan nie. Die ballon trek met 'n aantreklike elektriese krag aan jou hare.

Bewegende elektriese ladings, soos elektrisiteit wat deur draad vloei, lewer magnetiese velde - sones met magnetiese krag rondom die stroombaan. Die aarde het 'n magneetveld omdat elektriese strome in sy gesmelte kern vloei.

Magnetiese velde kan ook elektriese velde voortbring en daarom gebruik ons ​​die term elektromagnetiese velde. Hierdie konsep is in die 1830's ontdek deur Engelse wetenskaplike Michael Faraday, wat getoon het dat as 'n elektries geleidende materiaal, soos 'n draad, in 'n bewegende magneetveld geplaas word, 'n elektriese veld in die geleier geskep word. Ons noem dit magnetiese induksie. As die geleier in 'n lus gevorm word, sal 'n elektriese stroom om die lus vloei.

Faraday se ontdekking het die basis gevorm vir die ontwikkeling van elektriese motors. Sy werk het ook 'n manier getoon om materiale te verhit sonder om 'n tradisionele hittebron soos vuur te gebruik.

Waar kom die hitte vandaan?

Alle materiale het weerstand, wat beteken dat wanneer die elektriese stroom daardeur vloei, dit sal wees belemmer ten minste ietwat. Hierdie weerstand veroorsaak dat sommige van die elektriese energie verlore gaan: die energie verander in hitte en as gevolg daarvan word die geleier opgewarm. In my biomediese ondersoek ondersoek ons ​​die gebruik van radiofrekwensie magnetiese velde om weefsels in die liggaam op te warm help om die weefsel te genees.

In plaas van konvensionele branders word die kookplate op die induksiekookplate kookplate genoem en bestaan ​​uit draadspoele wat in die oppervlak van die kookplaat ingebed is. Vir maksimum doeltreffendheid wil ingenieurs soveel as moontlik van die magnetiese veldenergie wat deur elke kookplaat geproduseer word, opgeneem word deur die kookgerei wat daarop sit. Die magneetveld sal 'n elektriese veld in die bodem van die kookgerei skep, en vanweë die weerstand sal die pan verhit word, alhoewel die kookplaat nie is nie.

Magnetiese spoele onder die keramiekglasoppervlak van die kookplaat genereer 'n magnetiese veld wat pulse direk na die kookgerei stuur. Hierdie magnetiese pulse is wat die kookgerei verhit. Stad San Jose

Vir die beste prestasie moet magnetiese inductiekookplate en kookplate teen 'n hoë frekwensie van die magneetveld werk - gewoonlik 24 KHz. Hulle benodig ook potte wat gemaak is van materiale wat magnetiese velde nie maklik deurgaan nie. Metale met 'n hoë yster- of nikkelinhoud absorbeer magnetiese velde, en dit is dus die doeltreffendste opsie vir kookkook. Yster absorbeer magnetiese velde makliker as nikkel en is baie goedkoper, en daarom word materiale wat op yster gebaseer word, meestal gebruik vir kookgerei met magnetiese induksie.

Reageer en veiliger, maar duurder

Aangesien inductiekookplate iets benodig om magnetiese velde op te neem om hitte te produseer, is dit intrinsiek veiliger as 'n tradisionele elektriese kookplaat. As u u hand op die kookplaat plaas, sal dit u nie merkbaar verhit nie. En aangesien hierdie stelsels kookgerei verhit sonder om die kookplaat direk te verhit, word die kookplate vinnig afkoel nadat die kookgerei verwyder is, wat die risiko van brandwonde verminder.

Die kookgerei self is geneig om vinnig op te warm en af ​​te koel, en die temperatuurbeheer is baie akkuraat - een van die belangrikste eienskappe wat waarde in gaskookplate kook. Nog 'n pluspunt is dat induksieplate gewoonlik gladde oppervlaktes het - dikwels glas of keramiek - sodat dit maklik is om skoon te maak.

Moderne induksieplate is net so energie-effektief soos tradisionele elektriese stowe en ongeveer twee keer so doeltreffend as gasstowe. Maar dit beteken nie noodwendig dat dit goedkoper is om te bedryf nie. In baie dele van die VSA aardgas is baie goedkoper as elektrisiteit, soms met 'n faktor van drie of vier. Dit verklaar deels die breër aanvaarding van induksieplate in Europa, waar aardgas tot onlangs baie duurder was as elektrisiteit.

Nog 'n faktor wat die aanneming beïnvloed het, is dat induksie-stowe en -plate gewoonlik is kos meer as tradisionele gas- of elektriese stowe, hoewel nie wesenlik nie. En kokke moet potte van aluminium, koper, nie-magnetiese vlekvrye staal en keramiek vervang, waarvan geen effektief op induksieplate werk nie. Een vinnige ondersoek is dat as 'n magneet aan die onderkant van 'n pot kleef, die pot op 'n inductiekookplaat sal werk.

Ten spyte van hierdie faktore, verwag ek dat ordonnansies vir die vermindering van die gebruik van aardgas sal lei tot 'n sterk uitgebreide gebruik van magnetiese induksie-stowe en kookplate. Hierdie maatreëls fokus gewoonlik op nuut geboude geboue, dus is dit nie nodig nie duur omskakeling van bestaande huise.

Jong enkellopendes en gesinne wat in hierdie nuwe koshuise intrek, het moontlik nog nie baie kookgerei aangeskaf nie en sal waarskynlik die veiligheid waardeer wat verband hou met magnetiese induksie, veral as hulle kinders het. En vroeë aannemers wat bereid is om meer te betaal vir elektrisiteit uit groen bronne, of vir 'n hibriede of elektriese motor, is miskien nie ontsteld oor die betaling van 'n paar honderd dollar meer vir 'n magnetiese inductiekookplaat en panne wat daarmee saamwerk nie.

Op nasionale vlak mag die VSA neem een ​​of ander vorm van koolstofpryse aan in die nabye toekoms, wat die koste van aardgas sou verhoog. En daar is ook toenemende kommer oor binnenshuise lugbesoedeling deur gastoestelle. Meer as 'n eeu nadat dit die eerste keer voorgestel is, het die dag van die magnetiese induksiekook in die son aangebreek.

Oor die skrywer

Kenneth McLeod, professor in stelselswetenskap, en direkteur, laboratorium vir kliniese wetenskap en ingenieurswese, Universiteit van Binghamton, Staatsuniversiteit van New York

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.