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1电磁学在生活中的应用主要内容：一、电磁炉(ElectromagneticOven)二、微波炉(MicrowaveOven)三、蓝牙技术(BluetoothTechnology)四、磁悬浮列车(MaglevTrain)五、电磁炮(ElectromagneticGun)2一、电磁炉1、电磁炉的结构电磁炉是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。它是一种高效节能橱具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具。使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热。在加热过程中没有明火，因此安全、卫生。电磁炉的功率一般在700～1800W之间，它的结构主要由外壳、高级耐热晶化陶瓷板、PAN电磁线盘、加热电路板、控制电路板、显示电路板、风扇组件及电源等组成。2、电磁炉的工作原理2.1整体电路图电磁炉的整体电路方框图如下图1-1；各部分关系框图如下图1-2：图1-1电磁炉整体电路方框图3图1-2电磁炉各部分关系框图2.2加热原理在电磁炉内部，由整流电路将50Hz的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为15～40kHz的高频电压，高速变化的电流流过扁平空心螺旋状的感应加热线圈（励磁线圈），线圈会产生高频交变磁场。其磁感线穿透灶台的陶瓷台板而作用于不锈钢锅（导磁又导电材料）底部，在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，锅底迅速释放出大量的热量，就是烹调的热源。2.3涡流和涡流的产生在柱形铁芯上绕有线圈，当线圈中通上交变电流时，每个铁芯片就处在交变的磁场中。如图1-3所示：铁芯可看成是由一系列半径逐渐变化的柱状薄壳组成，每层薄壳构成一个闭合回路。在交变的磁场中，通过这些薄壳的磁通量都在不断地变化，所以沿着一层层的壳壁产生感应电流。从铁芯的上端俯视，电流的流线呈闭合的旋涡状，因而这种感应电流叫做涡电流，简称涡流。由于大块铁芯的电阻很小，因此涡流可非常大。强大的涡流在铁芯内流动时，电能转化为内能，从而释放出大量的焦耳热,而使铁芯的温度升高。4图1-3涡流的产生涡流与磁感强度成正比，与交流电频率的平方成正比，因此，电磁炉要达到一定的热交换功率，必须有能产生高磁感强度的交变磁场线圈，还必须提高交流电的频率以提高涡流功率。图1-4是电磁炉的主要电路之一，主要是利用了LC并联谐振的原理进行工作。具体的工作过程如下：220V工频交流电经大功率全桥整流为脉动直流电，脉动直流电通过扼流圈L1和C1的平滑滤波，将相对平稳的直流电供向下级PAN电磁线盘L2，PAN线盘与C2振荡电容组成LC振荡电路，从而在线盘上产生交变磁场。IGBT是绝缘栅双极晶体管(IusulatedGateBipolarTransistor)的简称，是一种集BJT的大电流密度和MOSFET等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高速大功率器件。IGBT有三个电极，分别称为栅极G(也叫控制极或门极)、集电极C(亦称漏极)及发射极E(也称源极)。PAN电磁线盘的后级为高压保护二极管VD，作用为保护IGBT，防止反向高压击穿IGBT，当IGBT的C极电压为0V时，IGBT导通，此时的电感（励磁线圈）进行储能，当IGBT由导通到截止时,此时由于电感（线圈的作用），电流还会沿着先前的方向流动，由于IGBT关断，电感只能对电容C2充电，从而引起C极电压升高，随充电电流变小直至为零时，C极电压最高。此值是选择IGBT耐压指标的直接数据，从这个时候开始，电容C2开始经线圈放电，此时C极电压变低，当达到0V时，控制电路检测到这个值，再次打开IBGT。又一循环开始，所以电感（线圈）与振荡电容不停的进行充电放电，从而形成振荡。5图1-4电磁炉工作电路示意图3、使用电磁炉的注意事项3.1电源线要符合要求电磁炉由于功率大，在配置电源线时应选能承受15A大电流的铜芯线,，配置专用独立的、安全性高的电源插座、插头、开关等。如果可能，最好在电源线插座处安装一只保险盒，以确保安全。3.2锅具要符合要求应选用铁磁性材料制作的锅具，如铁锅、不锈钢锅、搪瓷锅等。使用时要放置在电磁炉中央，并且锅底保证有一定的平面与电磁炉充分接触。电磁炉不能使用诸如玻璃、铝、铜质的容器加热食品，这些非铁磁性物质是不能形成涡流的。3.3放置要平整放置电磁炉的桌面要平整，特别是使用火锅时更应注意。如果桌面不平，使电磁炉的某一脚悬空，使用时锅具的重力将会迫使炉体强行变形甚至损坏。另外，如桌面有倾斜度，当电磁炉对锅具加温时，锅具中的涡流磁场和炉内励磁线盘中的磁场相互作用而使锅具和炉体发生受迫振动，这种振动容易使锅具滑出而发生危险。63.4防潮通风电磁炉工作在大电流、大功率状态，内部电路遇水汽和湿气时会结露，而使电路锈蚀甚至短路。炉内有风扇,故应在空气流通处使用。电磁炉正常使用的温度为10～40℃，温度过高或过低，可能有些功能会受到一定的影响。3.5防止漏磁干扰电磁炉不可避免存在电磁辐射，会对家用电器及人体产生影响，故在距离电磁炉2～3m的范围内，最好不要放置电视机、手机等容易受到磁场影响的家用电器，以免影响其正常工作。3.6操作要得当电磁炉的各按钮属轻触型，使用时手指用力不要过重，要轻触轻按。当所按动的按钮启动后，手指就应离开，不要按住不放，以免损伤簧片和导电接触片；在电磁炉加热至高温时，瞬间功率会忽大忽小，容易损坏功率管IGBT和电磁炉机板。使用完毕，要把功率按钮先调到最小位置，然后关闭电源，再取下铁锅。3.7清洁要得法电磁炉同其他电器一样，在使用中要注意防水防潮，并避免接触有害液体。不能用汽油等清洗炉面或炉体。另外，也不要用金属刷、纱布等较硬的工具来擦拭炉面上的油迹污垢。正在使用或刚使用结束的炉面不要马上用冷水擦，应待其完全冷却后，方可使用少许中性洗涤剂擦拭。7二、微波炉1、微波炉的结构微波炉（microwaveoven），顾名思义，就是用微波来煮饭烧菜的。用微波炉煮食物很方便。将冷的或生的食物放入微波炉里，关好炉门，一按开关，食物在微波炉里转上一会儿，就烧热煮熟了。微波炉里没有火，是靠微波，即高频电磁波，作为微波炉的热源。微波炉的基本结构一般由炉腔、炉门、电气电路、定时器、功率分配器、联锁微动开关和热断路器等七部分组成。微波炉内部结构如图2-1所示。图2-1微波炉内部结构图1.1炉腔炉腔是一个微波谐振腔，是把微波能变为热能对食品进行加热的空间。为了使炉腔内的食物均匀加热，微波炉炉腔内设有专门的装置。最初生产的微波炉是在炉腔顶部装有金属扇页，即微波搅拌器，以干扰微波在炉腔中的传播，从而使食物加热更加均匀。目前，则是在微波炉的炉腔底部装一只由微型电机带动的玻璃转盘，把被加热食品放在转盘上与转盘一起绕电机轴旋转，使其与炉内的高频电磁场作相对运动，来达到炉内食品均匀加热的目的。国内独创的自动升降型转盘，使得加热更均匀，烹饪效果更理想。平板式炉腔通过腔内壁对微波反射达到均匀加热的目的。81.2炉门炉门是食品的进出口，也是微波炉炉腔的重要组成部分。对它要求很高，绝对不能让微波泄漏出来。炉门由金属框架和玻璃观察窗组成。观察窗的玻璃夹层中有一层金属微孔网，既可透过它看到食品，又可防止微波泄漏。由于玻璃夹层中的金属网的网孔大小是经过精密计算的，所以完全可以阻挡微波的穿透。钛膜也多作为微波炉炉门的材料。为了防止微波的泄漏，微波炉的开关系统由多重安全联锁微动开关装置组成。炉门没有关好，就不能使微波炉工作，微波炉不工作，也就谈不上有微波泄漏的问题了。为了防止在微波炉炉门关上后微波从炉门与腔体之间的缝隙中泄漏出来，在微波炉的炉门四周安有抗流槽结构，或装有能吸收微波的材料，如由硅橡胶做的门封条，能将可能泄漏的少量微波吸收掉。抗流槽是在门内设置的一条异型槽结构，它具有引导微波反转相位的作用。在抗流槽入口处，微波会被它逆向的反射波抵销，这样微波就不会泄漏了。由于门封条容易破损或老化而造成防泄作用降低，因此现在大多数微波炉均采用抗流槽结构来防止微波泄漏，很少采用硅橡胶门封条。抗流槽结构是从微波辐射的原理上得到的防止微波泄漏的稳定可靠的方法。1.3电气电路电气电路分高压电路、控制电路和低压电路三部分。(a)高压电路：高压变压器次级绕组之后的电路为高压电路，主要包括磁控管、高压电容器、高压变压器、高压二极管。(b)磁控管：磁控管是微波炉的心脏，微波能就是由它产生并发射出来的。磁控管工作时需要很高的脉动直流阳极电压和约3～4V的阴极电压。由高压变压器及高压电容器、高压二极管构成的倍压整流电路为磁控管提供了满足上述要求的工作电压。(c)低压电路：高压变压器初级绕组之前至微波炉电源入口之间的电路为低压电路，也包括了控制电路。主要包括保险管、热断路器保护开关、联锁微动开关、照明灯、定时器及功率分配器开关、转盘电机、风扇电机等。91.4定时器微波炉一般有两种定时方式，即机械式定时和计算机定时。基本功能是选择设定工作时间，设定时间过后，定时器自动切断微波炉主电路。1.5功率分配器功率分配器用来调节磁控管的平均工作时间（即磁控管断续工作时，工作、停止时间的比例），从而达到调节微波炉平均输出功率的目的。机械控制式一般有3～6个刻度文件位，而计算机控制式微波炉可有10个调整档位。1.6联锁微动开关联锁微动开关是微波炉的一组重要安全装置。它有多重联锁作用，均通过炉门的开门按键或炉门把手上的开门按键加以控制。当炉门未关闭好或炉门打开时，断开电路，使微波炉停止工作。1.7热断路器热断路器是用来监控磁控管或炉腔工作温度的组件。当工作温度超过某一限值时，热断路器会立即切断电源，使微波炉停止工作。2、微波炉的工作原理微波是频率为300兆赫到30万兆赫的电磁波。微波炉实际上就是一台微波发生器,它产生的微波频率是2450兆赫。这种微波有一个非常有趣的习性，遇到像肉类、禽蛋、蔬菜这些饱含水分的食物，微波会“留驻”下来，并且“拖住”食物中的水分子和它一起以相同的频率振荡，引起分子与分子之间互相摩擦，摩擦能够产生热量。振荡频率越高，振幅越大，分子间摩擦越剧烈，产生的热量自然越多。2450兆赫的微波，即就是每秒钟振荡24.5亿次。这就意味着食物中的水分子也随着微波每秒钟振荡24.5亿次。这种振荡几乎是在食物里里外外各个部分同时发生的，因此被加热的食品能够在很短的时间里，里外各个部分统统热起来，温度上升足以把食物由生变熟直至枯焦的程度。下面用线路图（图2-2）来进一步说明微波炉的工作原理。10图2-2微波炉工作原理线路图当炉门一闭合，第一联开关就合上，监控开关断开，电路处于准备工作状态。按所需烹调时间，将定时器置于相应位置，再按起动开关，220V交流电经过保险丝、第一联控开关、热切断器和第二联控开关、定时器开关、烹调解冻开关加到变压器初级，在变压器次级感应出3.5V和1840V的交流电压。其中3.5V加到磁控管灯丝，1840V经过电容和二极管组成的半波倍压整流电路，产生-3680V高压，加到阴极上。由于磁控管的阳极接地，阳极电压则比阴极电压高3680V，磁控管正常工作。在磁控管工作的同时，220V交流电压也加到转盘电机、定时器电机、解冻控制器电机、冷却风扇电机和炉灯上。冷却风扇对磁控管进行冷风散热，同时风扇的余风通过炉灯附近处的一组小孔进入腔体，又从腔体后上方的一组小孔出来，并通过微波炉的背部上方排出。冷却风扇产生的风既能对磁控管散热，又能对炉腔内的空气起对流作用，将微波炉加热时产生的水蒸气及时地排到炉外。为了保证微波加热的均匀性，微波炉内装有玻璃盘，玻璃盘由电机带动，转速为6round/minute。微波炉采用两项安全措施，以有效地防止微波泄漏。安全措施之一是炉门采用双门钩结构。当炉门打开时，双门钩同时退出，此时第一联控开关断开，监控开关接通。220V交流电源未进入变压器，磁控管不可能工作。万一第一联控开关失灵（即处于接通状态），在220V交流电源接通的瞬间，因监控开关