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火锅和电磁炉的问题
[楼主] 作者:王普霖  发表时间:2017/01/08 08:29
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大家吃火锅时大概都用过电磁炉。使用鸳鸯火锅(即中间带一道隔板的锅)时,在两边放入一样多的水(水面上没有油的覆盖)。这种情况下,水先沸腾的那一边永远剧烈沸腾,而不沸腾的这一边,迟迟不能沸腾,甚至永不沸腾。

并不是我的锅坐得不正,而是火力总向沸腾的地方偏转。我把不沸腾的这一边向灶的中心移动,移动少了不解决问题。移动多了,改成这边沸腾,那边不沸腾了。我再把火锅调正位置,依然是沸腾的永远沸腾,不沸腾的那边迟迟不沸腾。

有谁遇到过相同情况吗?

 

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[楼主]  [2楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/08 14:20 

这个简单的日常现象,可能大家都没在意过。这里是否有重大的物理机理呢?希望大家分析分析。
[楼主]  [3楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/08 14:51 

这个实验很好做,家家都有电磁炉,鸳鸯锅倒不一定家家有,借一个或买一个都是可以的(我不是推销锅的),也许就是我家的炉子有问题,也许就是共性。希望参与实验的人越多越好,都说说自己的实验结果。
[楼主]  [4楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/10 08:53 

我每出个小题目都是要引出一些认识来,这次我把问题先留给大家。难道真是家家没有鸳鸯锅吗?
 [5楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2017/01/11 15:03 

我的猜测(不一定对):电磁炉发出的电磁波长为微波,微波波长大约是1毫米到1米,波长比较长,与宏观物体尺寸一样大,电磁波有一定的位型、波形分布,某些部位场强为零,某些部位场强较大,所以,造成“水先沸腾的那一边永远剧烈沸腾,而不沸腾的这一边,迟迟不能沸腾,甚至永不沸腾”。所以,微波炉内的食物,需要不断地转动,才可以均匀受热。
[楼主]  [6楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/11 15:09 

谢谢沈先生参与讨论!
[楼主]  [7楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/11 15:23 

家用电磁炉使用的并不是微波,它和微波炉的原理还是有一定区别的。电磁炉的频率是超声波频率(几十千赫),电磁炉有一个用很多细漆包线拧成一股的粗线盘成的一个圆饼状线圈,它还是以产生超声频率的交变磁场为主,以在锅底金属中产生涡流损耗为发热机理的。
[楼主]  [8楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/11 16:06 

这个问题,我是这样看的:
这个多股漆包线拧成的粗线(多股是为了增大导线表面积,减少集肤效应在导线上产生的热损耗)盘,是一个激磁线圈,它可以被看成很多同心圆线圈的环套环。一个长方形的电磁炉,产生交变磁场的这组环套环的线圈,流着相同的交变电流。我可以以盘中心为原点,把盘面划分出四个象限。每个象限都含有四分之一的圆弧导线段。

我们知道,如果电磁炉线圈面上不放置任何物体,这个线圈的阻抗是很低的,电流会十分大,保护电路会自动切除。当有金属锅底在盘上时,金属锅底就成了极化对象。产生的涡流对应下面导线中产生产生反电势。哪个位置可被极化的物质少,哪个位置的阻抗就低。

涡流产生的热,会被水带到表面蒸发掉,冷水就补充进来继续吸收热量。这就造成这个局部永远有极化不完的物质,于是就增加了此处的极化电惯性,于是就增加了此处的反电势,于是就增加了这位置的阻抗。相应位置的激磁线圈,比如是第一象限区域的所有四分之一导线段的阻抗高于其它三个象限的阻抗,因此电磁功率在这个象限消耗得多。而电磁炉的输出功率是一定的,别处得到的电磁功率就会变小。它就使得沸腾的趋于永远剧烈沸腾,而不沸腾的地方迟迟不沸腾或永远不沸腾。这是我的看法。

[楼主]  [9楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/11 16:56 

因此,热是一种极化现象。处于不沸腾的位置的锅底,虽然温度也高,但因为不沸腾,水的流动性小,带走的热就少。单位时间把极化的锅底退极化的速率就低。没有很多新的未极化物质及时补充进来,这位置产生的反电势也小。我们知道,物体从电磁感应中得到能量都是通过反电势作用的,因此反电势小的位置的阻抗低于沸腾水的位置。由于所有导线段的电流都一样,反电势低的位置得到的功率就小。

沸腾的地方引起反电势增加,功率也就集中到那个区域去了,这就造成恶性循环,不开的地方永远不开。
[楼主]  [10楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/11 17:12 

热是一种极化。已经被极化的物质如果没有及时被退极化,则它就是一个电惯性很小的物质,它就很容易在外电场中改变方向。极化过程就是产生电惯性的过程,也是产生反电势的过程,也是吸收能量的过程。
[楼主]  [11楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/11 17:18 

电惯性小的物质,被极化起来也容易。

我们知道,空气是能传播光的。当空气的温度高时,密度也小,这样的空气分子也容易翻转极性,即电惯性小。热空气中的光速就比冷空气中的光速大。

在等容空气中的光速是不是也大,我没研究过。
[楼主]  [12楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/11 17:27 

在沸腾的水将极化出的热量带到水面上层后,在自然状态下,被极化的锅底物质总是向着退极化的方向进行,因此锅底物质从电场中吸热,熵增加、退极化。

锅底物质被交流电场极化,产生出热,被沸腾的水汽带出锅底,然后失去热量的锅底退极化,再从电场中吸收极化能。也就是锅底完成了接力棒的任务。当然也可以说是同时进行的,电场能进入锅底物质,使锅底产生极化,同时把锅底物质的热能交给水带走。

[楼主]  [13楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/11 17:49 

更正【8楼】倒数第二行“趋于”为“区域”。
[楼主]  [14楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/11 18:50 

这个现象是真实发生在我身边的,家人在一起吃涮羊肉时,我喜欢吃辣,总要煮上辣椒,而孩子和其它人怕辣,因此我才买了鸳鸯锅。使用火锅两边放入同样的热水或冷水,开始两边的温度上升速度没什么区别,基本都应该同时沸腾起来。但毕竟水量多少有区别,锅也不会坐得十分正,所以两边的水必然有先开起来和后开起来的区别。但是这一开起来不要紧,不开的那边就永远不开了,你说这急人不急人?

我是个探求物理机理的人,面对这种情况,不能不引起我的思考。也就是说,我对生活中出现的各种异常现象都不会轻易放过。

如果电磁炉由两组线圈组成,每组的线圈都绕城半张饼那样,拼成一个圆,每半张并分别恒功率馈电,是不是能解决这个问题?希望生产电磁炉的厂家研究一下。但是提醒一下,生产了也不能申请专利了,因为我已经网上公开,丧失新颖性了,虽然我并未去申请专利。
[楼主]  [15楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/11 22:21 

这个现象是真实发生在我身边的,家人在一起吃涮羊肉时,我喜欢吃辣,总要煮上辣椒,而孩子和其它人怕辣,因此我才买了鸳鸯锅。使用时,火锅两边放入同样的热水或冷水,开始两边的温度上升速度没什么区别,基本都应该同时沸腾起来。但毕竟水量多少有区别,锅也不会坐得十分正,所以两边的水必然有先开起来和后开起来的区别。但是这一开起来不要紧,不开的那边就永远不开了,你说这急人不急人?

我是个探求物理机理的人,面对这种情况,不能不引起我的思考。也就是说,我对生活中出现的各种异常现象都不会轻易放过。

如果电磁炉由两组线圈组成,每组的线圈都绕成半张饼那样,拼成一个圆,每半张饼分别恒功率馈电,是不是就能解决这个问题了?希望生产电磁炉的厂家研究一下。但是提醒一下,生产了也不能再申请专利了,因为我已经网上免费公开,丧失新颖性了,虽然我并未去申请专利。
[楼主]  [16楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 05:21 

【12楼】修改为:
在沸腾的水将极化出的热量带到水面上层后,在自然状态下,被极化的锅底物质总是向着退极化的方向进行,因此锅底物质从电场中吸热,熵增加、退极化。


锅底物质被交流电场极化,产生出热,被沸腾的水汽带出锅底,然后失去热量的锅底退极化,再从电场中吸收极化能。也就是锅底完成了接力棒的任务。当然也可以说是同时进行的,电场能进入锅底物质,使锅底产生极化,同时把锅底物质的热能交给水带走。

 [17楼]  作者:541218  发表时间: 2017/01/12 11:46 

王普霖 的确喜欢自作多情……沸腾的流体开始启用汹涌澎湃的对流的方式散发底部的热量,而且采用汽化潜热快速有效地进行热交换
而对于没有沸腾的流体则主要是靠热传导的方式输送热量的而且与热源是靠热传导的方式进行热交换的
[楼主]  [18楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 11:56 

【8楼】说的意思就是:
在一边沸腾另一边不沸腾的情况下,想象着把这个用绞线盘成的圆盘拉直,比如绞线盘共有10匝,把它拉成2.5米长的直导线,发出的电功率并不是从整根直导线上均匀的,而是分成了20个大小不同的段,其中有10段发出的电功率大(对应沸腾的位置),另外10段发出的电功率小(对应不沸腾的位置)。
[楼主]  [19楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 12:27 

我这里讲的其实是电场对锅底的极化和水流对锅底的退极化的不均匀,造成功率分配的不均匀,并产生恶性循环的道理。如果这个鸳鸯锅放在煤球炉子上,就不会有这个问题出现。
[楼主]  [20楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 12:35 

【17楼】:
没错呀!沸腾的水会大量带走热量,使锅底快速退极化,加快了此处的热交换速度,电磁炉线圈上的反电势也就集中到沸腾的部位,进一步引起功率向沸腾的区域集中,这就是我要表达的。这有什么自作多情的?

我向你提出问题时,你为什么没有解答?等我给出答案后,你再来说什么都晚了。

沈建其先生的回答虽然是文不对题,那是因为他看错了题目,把题目中的电磁炉看成微波炉了,可以原谅。并且人家谦虚地说“不一定对”,而你则不然,你总是事后诸葛亮。
[楼主]  [21楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 13:29 

记住,我提出问题时要积极参与回答,回答对错都没有关系。不要问的时候不说,给出答案后再当诸葛亮。也不要跟着别人后面充当起哄、架秧子的角色。能发表有用意见时就发表,不能发表有用意见或该答案已经出现后就没必要发表了。
[楼主]  [22楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 14:28 

在电磁炉上的锅底,因为受到的是交变磁场的激励,它产生的热和吸收的热都是一种强迫行为的结果。如果线圈中通过的不是交变电流,产生的不是交变磁场,那会如何呢?静态的磁场也会极化锅底物质,产生出热量,但这热量基本是环绕在锅底物质周围,不能被利用的。该热量对被极化的锅底物质形成正压,造成热势能。因此极化势能是存在于被极化物质外部的。这个原理我在你的帖子中披露过。当这个直流激励电流去除后,围绕被极化物质的热会重新回到锅底物质中,极化能消失,这个极化能会返回给电源。这就是楞次定律的本质机理。
 [23楼]  作者:541218  发表时间: 2017/01/12 15:05 

对【20楼】说:

我才没看到你曾经说过什么?

不过你说的若是指  电磁炉 ,那就更是小儿科了……因为电磁炉对铁锅底部所产生的涡旋电流,与锅底的厚度以及接近瓷板面的距离有关,你不妨将锅旋转一下再看 锅底不平整  更接近瓷板面那部分锅底所产生的热量就会更多

[楼主]  [24楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 15:56 

这个你放心,我的锅底没问题。
[楼主]  [25楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 16:06 

我的锅,无论怎么转,都是水先开的一边永远开。
[楼主]  [26楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 16:13 

实际上就是,水先开的半边把不开的这边应均分到的那部分功率给抢夺走了。整个圆盘线圈产生的反电势集中到先开的一边去了。线圈是个串联导线,哪里的反电势高,能量就在哪里耗散得多,没别的解释了。
[楼主]  [27楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 16:37 

比如说,调整输出功率在600瓦时刚好保持水温不降低,但也不沸腾,这时两边均分到300瓦功率得以维持温度在90多度,稳定耗散,此时两边的水都不开。这时我把功率调到800瓦,本应该两边都能均分到400瓦功率,但是由于一方先沸腾,用去了600瓦,这边就剩下200瓦了,它比原来均分到的300瓦还少。

电磁炉是检测电流和电压来调整输出功率的,它并不知道这个电压主要降落在导线的哪几段上了。只要有效值够了,就维持输出不变了。因此,得到200瓦的一边再也得不到更多的能量了,因此就产生了一边永远不开的现象。
[楼主]  [28楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/18 21:15 

另一个方案是把线圈绕成两组半月形的饼,并联通电。这样先开的一边反电势大,会减少这边的电流,把能量向不开的一组倾斜,这样也能达到均分能量的目的。小小的改进可能会完善电磁炉的功能,希望生产厂家考虑。
[楼主]  [29楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/19 07:43 

我提出电磁炉在使用中出现的实际问题并给出了一个产品改进建议:即采用两组对称的线圈分别用两套电源进行激励,即可解决我用鸳鸯锅吃涮羊肉的问题。当然这样做会提高产品的成本,但这样的炉子也是有特色的炉子,估计也会取得大的市场份额。如果哪家使用我的建议方法试制或投产、销售,我可以率先购买一台。

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