Question

如图为一种电磁炉的原理示意图．它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流（感应电流）而产生焦耳热．同时，被磁化的铁磁材料分子因摩擦、碰撞而发热，从而使锅体自身发热达到加热食物的目的．
（1）使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尖，无废气、清洁、安全、高效、节能．请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识（只写名称不写内容，不少于5个．示例：磁场、分子热运动）．

电流的磁效应、电流的热效应（焦耳热）、阻抗（电阻）、磁场、磁化

．
（2）在使用电磁炉时，炉和锅之间的热是由

锅

传递给

电磁炉

的．电磁炉加热食物的过程中消耗

电

能转化为

内

能；若用该电磁炉1次蒸熟5个馒头需用时间25min那么，1次只蒸熟1个同样大小的馒头大约需要

25

min．
（3）某款电磁炉性能参数如表所示：

型号	额定电压	额定功率	功率调节范围	温度调节范围	热效率
SC-16	220V50Hz	1600W	450W-1600W	70℃-240℃	（大于）90%

根据上表数据，若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图象是一直线，电磁炉工作电压正常，在1个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要多少时间（不计锅吸热及热散失）？

Answer 1

分析：（1）因为高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，说明利用了电流的磁效应，磁场的变化使锅体形成无数小的涡流，说明发生了电磁感应，因为锅体产生电流而产生了热，利用了电流的热效应；
（2）使用电磁炉时，在锅体产生电流，由于电流的热效应而产生热量，所以热量是由锅传给炉，是电能转化为内能；
（3）根据题意求出温度与功率的关系，由热量公式求出水吸收的热量，然后由电功公式求出加热时间．

解答：解：（1）根据电磁炉的工作原理可知，电磁炉在使用中可能涉及到的物理知识有：电流的磁效应、电流的热效应（焦耳热）、阻抗（电阻）、磁场、磁化、磁感线、电磁感应、能量转化、分子热运动、热传递、内能、分子电流、感应电流、涡流．
（2）由于锅体产生电流，电流的热效应而产生热量，所以热量产生于锅体，所以热量是由锅传给炉，电磁炉工作时，消耗了电能转化为内能；蒸馒头时要把水烧开，水沸腾产生蒸汽，蒸汽把热量传给馒头把馒头蒸熟，蒸一个馒头与蒸5个馒头需要的时间相同，都是25min．
（3）取最低热效率90%，温度调节最低为100℃，电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，
加热温度随功率调节的变化关系呈线性，此时电磁炉消耗的实际功率P与加热温度t_温有下面的关系式：

t温-70℃

P-450W

=

240℃-70℃

1600W-450W

   ①
可得：t_温=

17℃

115W

（P-450W）+70℃，
当t_温=100℃时，P=653W  ②
水吸收的热量：Q_吸=cm（t_温-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×3kg×（100℃-22℃）=9.828×10⁵J．
电磁炉做功被水吸收的能量：W=Ptη，电磁炉产生的热量等于水吸收的热量，
W=Q_吸=Ptη，
电磁炉的加热时间：t=

W

Pη

=

9.828×105J

653W×90%

≈1672s；  ④
故答案为：（1）电流的磁效应、电流的热效应（焦耳热）、阻抗（电阻）、磁场、磁化；
（2）锅；电磁炉；电；内；
（3）在1个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要1672s．

点评：本题考查了热量及效率的计算，是一道电热综合题，比较贴近生活，能使学生觉得学了物理有用，是一道好题．