ลาก่อนเตา brizmaker / iStock / Getty Images Plus

เพื่อลดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศผู้เชี่ยวชาญหลายคนได้เรียกร้อง การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่จากเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นการผลิตไฟฟ้า. เป้าหมายคือเพื่อทำให้กระบวนการผลิตไฟฟ้าเช่นบ้านให้ความร้อนและการขับเคลื่อนรถยนต์จากนั้นสร้างความต้องการพลังงานไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นโดยใช้แหล่งคาร์บอนต่ำหรือศูนย์เช่นลมแสงอาทิตย์และไฟฟ้าพลังน้ำ

มากกว่า 30 เมืองในแคลิฟอร์เนียรวมถึง เบิร์กลีย์ และ ซานฟรานซิสโกได้ดำเนินการในทิศทางนี้โดยการห้ามให้บริการก๊าซธรรมชาติในอาคารใหม่ส่วนใหญ่ ปัจจุบันมีการใช้พลังงานในอาคาร มากกว่า 40% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของซานฟรานซิสโก.

มีตัวเลือกไฟฟ้าที่ตรงไปตรงมาสำหรับอาคารทำความร้อนและน้ำร้อนและการอบผ้า แต่การใช้ไฟฟ้าอาจเป็นที่ถกเถียงกันมากกว่าในห้องครัว เตาไฟฟ้าแบบดั้งเดิมมักจะร้อนและเย็นลงได้ช้า นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยเนื่องจากขดลวดความร้อนอาจร้อนเป็นเวลาหลายสิบนาทีหลังจากปิดเครื่อง

ทำอาหารจริงจังต้องทำอะไร? ทางเลือกที่มีเทคโนโลยีสูงทางเลือกหนึ่งคือการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก เทคโนโลยีนี้ถูกนำเสนอครั้งแรกเมื่อ 100 ปีที่แล้วและ แสดงให้เห็นในงาน Chicago World's Fair ปี 1933. ปัจจุบันเตาแม่เหล็กไฟฟ้าและเตาปรุงอาหารเป็นเรื่องปกติในยุโรปและเอเชีย แต่ยังคงอยู่ เทคโนโลยีเฉพาะในสหรัฐอเมริกา As เมืองและรัฐต่างๆหันไปสู่การใช้พลังงานไฟฟ้ามากขึ้นต่อไปนี้เป็นตัวอย่างวิธีการทำงานของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กและข้อดีข้อเสียสำหรับการปรุงอาหาร

เครื่องทำความร้อนโดยไม่มีเปลวไฟ

ฉันเป็น วิศวกรไฟฟ้าที่เชี่ยวชาญในการวิจัยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า. งานส่วนใหญ่ของฉันมุ่งเน้นไปที่การใช้งานด้านการบำบัดทางการแพทย์ แต่ไม่ว่าคุณจะเอาเนื้อเยื่อของมนุษย์หรือกระทะบนเตาไปสัมผัสกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าหลักการก็เหมือนกัน

เพื่อให้เข้าใจว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไรหลักการสำคัญคือประจุไฟฟ้าจะสร้างสนามรอบ ๆ มันโดยพื้นฐานแล้วเป็นแรงที่แผ่ขยายไปทุกทิศทาง ลองนึกถึงไฟฟ้าสถิตซึ่งเป็นประจุไฟฟ้าที่มักเกิดจากแรงเสียดทาน หากคุณถูลูกโป่งบนเส้นผมแรงเสียดทานจะทำให้ลูกโป่งมีประจุไฟฟ้าสถิต จากนั้นเมื่อคุณยกลูกโป่งออกจากศีรษะผมของคุณก็จะลอยขึ้นแม้ว่าลูกโป่งจะไม่ได้สัมผัสก็ตาม ลูกโป่งกำลังดึงผมของคุณด้วยพลังไฟฟ้าที่น่าดึงดูด

การเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้าเช่นกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเส้นลวดทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก - โซนของแรงแม่เหล็กรอบเส้นทางของกระแสไฟฟ้า โลกมีสนามแม่เหล็กเนื่องจากกระแสไฟฟ้าไหลอยู่ในแกนหลอมเหลว

สนามแม่เหล็กยังสามารถผลิตสนามไฟฟ้าได้และนี่คือเหตุผลที่เราใช้คำว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้า แนวคิดนี้ถูกค้นพบในทศวรรษที่ 1830 โดย Michael Faraday นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษซึ่งแสดงให้เห็นว่าถ้าวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเช่นลวดถูกวางไว้ในสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่สนามไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในตัวนำ เราเรียกสิ่งนี้ว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ถ้าตัวนำเกิดเป็นลูปกระแสไฟฟ้าจะไหลรอบวง

การค้นพบของฟาราเดย์เป็นพื้นฐานสำหรับ การพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้า. งานของเขายังแสดงให้เห็นถึงวิธีการให้ความร้อนแก่วัสดุโดยไม่ต้องใช้แหล่งความร้อนแบบดั้งเดิมเช่นไฟ

ความร้อนมาจากไหน?

วัสดุทั้งหมดมีความต้านทานซึ่งหมายความว่าเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านการไหลจะเป็น ขัดขวางอย่างน้อยบ้าง. ความต้านทานนี้ทำให้พลังงานไฟฟ้าบางส่วนสูญเสียไป: พลังงานเปลี่ยนเป็นความร้อนและส่งผลให้ตัวนำอุ่นขึ้น ในการวิจัยทางชีวการแพทย์ของฉันเราตรวจสอบโดยใช้สนามแม่เหล็กความถี่วิทยุเพื่อทำให้เนื้อเยื่อในร่างกายร้อนขึ้น ช่วยรักษาเนื้อเยื่อ.

แทนที่จะใช้เตาแบบเดิมจุดปรุงอาหารบนเตาแม่เหล็กไฟฟ้าจะเรียกว่าเตาประกอบอาหารและประกอบด้วยขดลวดที่ฝังอยู่ในพื้นผิวของเตา เพื่อประสิทธิภาพสูงสุดวิศวกรต้องการให้พลังงานสนามแม่เหล็กที่ผลิตโดยเตาแต่ละตัวดูดซับโดยเครื่องครัวที่วางอยู่บนเตานั้นให้ได้มากที่สุด สนามแม่เหล็กจะสร้างสนามไฟฟ้าที่ด้านล่างของเครื่องครัวและเนื่องจากความต้านทานกระทะจึงร้อนขึ้นแม้ว่าเตาจะไม่ทำก็ตาม

ขดลวดแม่เหล็กด้านล่างพื้นผิวแก้วเซรามิกของเตาจะสร้างสนามแม่เหล็กที่ส่งพัลส์ไปยังเครื่องครัวโดยตรง พัลส์แม่เหล็กเหล่านี้เป็นสิ่งที่ทำให้เครื่องครัวร้อนขึ้น เมืองซานโฮเซ

เพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุดเตาเหนี่ยวนำแม่เหล็กและเตาปรุงอาหารจำเป็นต้องทำงานที่ความถี่สนามแม่เหล็กสูงโดยทั่วไปคือ 24KHz พวกเขายังต้องการหม้อที่ทำจากวัสดุที่สนามแม่เหล็กไม่สามารถผ่านได้อย่างง่ายดาย โลหะที่มีธาตุเหล็กหรือนิกเกิลสูงจะดูดซับสนามแม่เหล็กดังนั้นจึงเป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการปรุงอาหารแบบเหนี่ยวนำ เหล็กดูดซับสนามแม่เหล็กได้ง่ายกว่านิกเกิลและมีราคาไม่แพงมากดังนั้นวัสดุที่เป็นเหล็กจึงมักใช้สำหรับเครื่องครัวเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

ตอบสนองได้ดีกว่าและปลอดภัยกว่า แต่แพงกว่า

เนื่องจากเตาแม่เหล็กไฟฟ้าต้องการบางสิ่งบางอย่างเพื่อดูดซับสนามแม่เหล็กเพื่อให้เกิดความร้อนจึงปลอดภัยกว่าเตาไฟฟ้าแบบเดิม การวางมือบนเตาประกอบอาหารจะไม่ทำให้มือร้อนขึ้นจนสังเกตเห็นได้ และเนื่องจากระบบเหล่านี้ให้ความร้อนกับเครื่องครัวโดยไม่ต้องให้ความร้อนโดยตรงกับเตาโดยตรงเตาจึงเย็นลงอย่างรวดเร็วหลังจากถอดเครื่องครัวออกซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงต่อการไหม้

เครื่องครัวมีแนวโน้มที่จะอุ่นขึ้นและเย็นลงอย่างรวดเร็วและการควบคุมอุณหภูมิก็แม่นยำมากซึ่งเป็นคุณสมบัติหลักประการหนึ่งที่ทำให้เตาแก๊สมีคุณค่า ข้อดีอีกประการหนึ่งคือเตาแม่เหล็กไฟฟ้ามักมีพื้นผิวเรียบซึ่งมักจะเป็นแก้วหรือเซรามิกจึงทำความสะอาดได้ง่าย

เตาแม่เหล็กไฟฟ้าสมัยใหม่ประหยัดพลังงานได้เท่ากับเตาไฟฟ้าแบบดั้งเดิมและมีประสิทธิภาพมากกว่าเตาแก๊สประมาณสองเท่า แต่ไม่ได้หมายความว่าจะมีราคาแพงในการใช้งาน ในหลายส่วนของสหรัฐฯ ก๊าซธรรมชาติถูกกว่าไฟฟ้ามากบางครั้งก็เป็นปัจจัยสามหรือสี่ ส่วนนี้อธิบายถึงการยอมรับเตาแม่เหล็กไฟฟ้าในยุโรปในวงกว้างซึ่งจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ก๊าซธรรมชาติมีราคาแพงกว่าไฟฟ้ามาก

อีกปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อการยอมรับคือเตาแม่เหล็กไฟฟ้าและเตาปรุงอาหารโดยทั่วไป มีราคาสูงกว่าเตาแก๊สหรือเตาไฟฟ้าแบบเดิมแม้ว่าจะไม่เป็นอย่างนั้นก็ตาม และพ่อครัวจะต้องเปลี่ยนหม้ออลูมิเนียมทองแดงสเตนเลสสตีลที่ไม่ใช่แม่เหล็กและเซรามิกซึ่งไม่มีสิ่งใดที่จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพบนเตาแม่เหล็กไฟฟ้า การตรวจสอบอย่างรวดเร็วอย่างหนึ่งก็คือถ้าแม่เหล็กเกาะอยู่ที่ก้นหม้อหม้อจะทำงานบนเตาแม่เหล็กไฟฟ้า

แม้จะมีปัจจัยเหล่านี้ แต่ฉันคาดหวังว่ากฎการลดการใช้ก๊าซธรรมชาติจะนำไปสู่การใช้เตาแม่เหล็กไฟฟ้าและเตาแม่เหล็กไฟฟ้าได้มากขึ้น โดยทั่วไปมาตรการเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่อาคารที่สร้างขึ้นใหม่ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ การแปลงบ้านที่มีอยู่ราคาแพง.

คนโสดหนุ่มสาวและครอบครัวที่ย้ายเข้ามาอยู่อาศัยใหม่เหล่านี้อาจยังไม่ได้ซื้อเครื่องครัวจำนวนมากและมีแนวโน้มที่จะพึงพอใจกับความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากพวกเขามีลูก และผู้ใช้งานในยุคแรก ๆ ที่เต็มใจจ่ายค่าไฟฟ้ามากขึ้นจากแหล่งพลังงานสีเขียวหรือสำหรับรถยนต์ไฮบริดหรือรถยนต์ไฟฟ้าอาจไม่รู้สึกเสียใจที่ต้องจ่ายเงินเพิ่มอีกไม่กี่ร้อยเหรียญสำหรับเตาแม่เหล็กไฟฟ้าและกระทะที่ใช้งานได้

ในระดับประเทศสหรัฐฯอาจ นำรูปแบบการกำหนดราคาคาร์บอนมาใช้ ในอนาคตอันใกล้ซึ่งจะทำให้ต้นทุนของก๊าซธรรมชาติสูงขึ้น และยังมีความกังวลเพิ่มขึ้นเกี่ยวกับ มลพิษทางอากาศภายในอาคารจากเครื่องใช้ก๊าซ. กว่าหนึ่งศตวรรษหลังจากที่มีการเสนอครั้งแรกวันของการปรุงอาหารแบบเหนี่ยวนำแม่เหล็กอาจมาถึง

เกี่ยวกับผู้เขียน

Kenneth McLeod ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ระบบและผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการวิจัยวิทยาศาสตร์คลินิกและวิศวกรรม มหาวิทยาลัย Binghamton, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐนิวยอร์ก

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

books_home