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震惊,这东西竟然敢在电磁炉头上蹦迪?!

2021-11-15 中科院物理所 阅读:
电磁炉的内部有一个巨大的线圈,它的工作方式便是通过给线圈以交变电流产生变化的磁场,使电磁炉上方的锅体内部产生感应电流;而感应电流在以涡流的方式流动中因为锅体的电阻而耗散放热,从而使锅体温度升高。

电磁炉人人都会使吧Hm0ednc

心灵手巧(皮皮)的我们还能玩出新花样呢Hm0ednc

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实验器材Hm0ednc

 

所标杯、电磁炉、铝箔纸、剪刀、竹签等棍状或柱状物Hm0ednc

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实验过程

【注意实验安全】Hm0ednc

在实验前清理好电磁炉表面,避免有油渍等可能使铝箔粘连的地方。在实验中尽可能将电磁炉设置成最低功率模式,远离可燃物及小型电子产品Hm0ednc

用作实验的铝箔纸不宜过大或者过重。Hm0ednc

小朋友请在家长的监督下进行实验哦~Hm0ednc

首先我们来试试看,Hm0ednc

将一块铝箔放在电磁炉上,再打开开关Hm0ednc

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这块铝箔会“跳”一下然后飘向一边。Hm0ednc

那么我们可以在铝箔上扎一个小孔,Hm0ednc

用竹签将铝箔的水平位置限制住,再试试看:Hm0ednc

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铝箔升到了一定高度,在短暂的悬停后落下。Hm0ednc

如果一直观察,铝箔会反复上升下落。Hm0ednc

我们再来试试圆环:Hm0ednc

将铝箔剪成外圈周长与先前差不多的圆环,Hm0ednc

并用更粗一点的物体,如非金属的杯子,Hm0ednc

去限制住圆环:Hm0ednc

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我们看到圆环依然可以上升到一定的高度Hm0ednc

最后我们将圆环剪开一个缺口,Hm0ednc

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发现铝箔不会弹起,Hm0ednc

并且电磁炉会显示未能感知到“锅”的信息。Hm0ednc

剪一个大小合适的铝箔做底托,Hm0ednc

就可以像魔法飞毯一样托起其他的小物件。Hm0ednc

(要注意底托不能过大、物件不能过重)Hm0ednc

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如果铝箔过大、过重、或者粘连在了电磁炉表面,Hm0ednc

就会有过热引发燃烧的风险Hm0ednc

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所以在本次实验中切记实验安全,Hm0ednc

如果铝箔长时间停留在电磁炉表面Hm0ednc

请迅速关掉开关或切断电源Hm0ednc

原理解说

我们先来看电磁炉:Hm0ednc

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电磁炉的内部有一个巨大的线圈,它的工作方式便是通过给线圈以交变电流产生变化的磁场,使电磁炉上方的锅体内部产生感应电流;而感应电流在以涡流的方式流动中因为锅体的电阻而耗散放热,从而使锅体温度升高。Hm0ednc

把这个过程进一步拆解:我们把电磁炉上方的锅想象成另一个线圈,那么在锅线圈围绕的磁通量发生变化时产生感生电动势,根据电阻的不同会形成不同大小的感生电流。而锅线圈中的电流又有磁效应,产生的磁场与电磁炉产生的磁场相互作用,便会有神奇的现象发生~Hm0ednc

通常来说,对于比较沉的锅,这个作用便以感抗的形式反作用到电磁炉的线圈上,所以对于电阻率较低的铝锅,由于感生电流过大,感抗很高而功率很低,那么最终加热的功率也会很低。因此铝锅不适合在电磁炉上使用Hm0ednc

而对于本实验中较轻的铝箔来说,磁场的相互作用便转化成了机械力。由于感生磁场与原磁场相斥,所以会推动铝箔向原磁场小的地方移动(这便是楞次定律的一种体现)。而电磁炉表面的磁场强度较高,高处的磁场强度较低,铝箔便会克服重力向上方移动。而随着离电磁炉表面越来越远,铝箔感受到的磁通量变化降低,无法继续克服重力,便会落下来。当然,在铝箔升高时,由于电磁炉感受不到它提供的感抗了,所以会在保护性的设置下暂停工作,直至其内部计时器重启再次检测到铝箔。Hm0ednc

上期回顾
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