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家庭电热设备分析 ——身边的物理学 摘要：电能已经成为人类社会离不开的能源。电热设备比传统的热能具有节能环保等优点，因而备受推崇。同时，电热设备的电功率和热效率也不尽相同，物理学热学和电学的知识对研究这些内容具有重要意义。这也让我们不禁感慨：物理学就在我们身边！ 关键词 电热 能源 清洁 安全 电磁感应 微波 一。电力设备的优越性 随着科技的发展和社会的进步，电力作为人类最重要的能源之一，正不断改变着人们的生产与生活。伴随着水利发电，风能发电，核能发电等新的发电方式的产生，电能正以其廉价，便捷，清洁的特点逐渐走向千家万户。 在无数用电器当中，电热设备占据了很大份额。电热设备与普通取暖、产热方式相比，具有以下优点。 1．清洁。首先，电热设备通常不会给家居环境带来污染，或者很少的污染。对比煤气，天然气等的烟熏火燎来说，电磁炉，电饭煲清洁安全的优势不失为大家选择的重要考虑因素。通常电热设备无烟，无明火，无废气，清洁环保， 2安全。电热设备普遍较为安全，质量可靠的电热设备一般不存在火灾隐患，无明火等特点也是电热设备较普通燃气设备等更为安全的原因。 3高效。电热设备对比普通的暖热设备具有更高的能效。燃煤热效率通常在30%以下，煤气、天然气的热效率一般也不到70%，而电热设备的热效率普遍较高，热效率70%以上的电器比比皆是。更有甚者，有些电磁炉的热效率更是达到90%以上。 4经济。电力与煤炭等传统能源相比，具输送输容易，生产途径多样等优点。居民用电价格在0.6元每度左右，而液化气价格普遍每罐70元以上。而且由于是非可再生性能源，石油、天然气价格持续高涨，且因为我国目前生产能力不足，需求量大，大量油气靠进口，也进一步造成了能源价格受国际影响较大，很多国际政治因素等原因也会造成天然气等价格波动。做一个简单的比较，将2升水从2℃加热到100℃，电磁炉需时大约6.6分钟，耗电0.183度，按每度电0.53元算，价格为0.097元；若要用煤气炉则要8.2分钟，耗气0.041kg，以每15公斤液化气价格90元计，消费0.246元。电热设备的优点从此可见一斑。 由此可见，电热设备普遍热效率较高，使用成本较低的优点，加之现今科学技术的发展导致此类设备价格越来越低，如普通国内名牌电磁炉的价格通常在200-400之间，这也为它的普及提供了强大的动力。 二。各种电热设备原理及分析 各种电热设备功能迥异，能耗高低不同。下面将选取几个具体分析。 （1）热得快 热得快是生活中常用的一种电加热器，可以用来烧开水、热牛奶、煮咖啡等，快捷而方便。“热得快”的加热螺圈通常是用一种较细的金属管绕制成的，管内装有电热丝，然后灌入氧化镁粉之类的绝缘材料，把电热丝封装固定在管中间，使它不与管壁接触。热得快可以说是最简单的电热设备了。其原理可以简化为下图 我国居民用电电压为220V，近似p=u2 /R ,结构简单，制作容易。因此不少山寨厂家都在做。又因为市场制度不够规范，故而质量参差不齐。并且由于市场价格较低，进而影响了功能的完善。经常发生因使用不善而产生火灾等悲剧、原理和热得快类似的还有饮水机，电热毯等。此类电器一般功能简单，热效率较低。 2电饭煲 普通电饭煲主要由发热盘、限温器、保温开关、杠杆开关、限流电阻、指示灯、插座等组成。 发热盘是电饭煲的主要发热元件是一个内嵌电发热管的铝合金圆盘，内锅就放在它上面 限温器又叫磁钢。它的内部装有一个永久磁环和一个弹簧，可以按动，位置在发热盘的中央。煮饭时，按下煮饭开关时，靠磁钢的吸力带动杠杆开关使电源触点保持接通，当煮米饭时，锅底的温度不断升高，永久磁环的吸力随温度的升高而减弱，当内锅里的水被蒸发掉，锅底的温度达到103±2C时，磁环的吸力小于其上的弹簧的弹力，限温器被弹簧顶下，带动杠杆开关，切断电源。 保温开关是由一个弹簧片、一对常闭触点、一对常开触点、一个双金属片组成。煮饭时，锅内温度升高，由于构成双金属片的两片金属片的热伸缩率不同，结果使双金属片向上弯曲。当温度达到80C以上时，在向上弯曲的双金属片推动下，弹簧片带动常开与常闭触点进行转换，从而切断发热管的电源，停止加热。当锅内温度下降到80C以下时，双金属片逐渐冷却复原，常开与常闭触点再次转换，接通发热管电源，进行加热。如此反复，即达到保温效果。 杠杆开关完全是机械结构，有一个常开触点。煮饭时，按下此开关，给发热管接通电源，同时给加热指示灯供电使之点亮。饭好时，限温器弹下，带动杠杆开关，使触点断开。此后发热管仅受保温开关控制。限流电阻在发热管与电源之间，起着保护发热管的作用。常用的限流电阻为1（根据电饭煲功率而定）。限流电阻是保护发热管的关键元件磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生涡流