电磁炉是怎么加热食物的？

电磁炉是一种常见炊具，它是使用电磁感应所产生的涡流对食物进行加热的。相比于传统的电炉和燃气灶，电磁炉具有很多优势，如热效率更高、炉面清洁、不产生有毒物质一氧化碳、火力稳定且易于控制等。

一.涡流

电磁炉具体是如何工作的呢？之前我们说过，英国物理学家法拉第最早发现了电磁感应现象，即当磁场变化时，导体中有感应电流产生。随后，科学家麦克斯韦推断：电磁感应产生的原因是变化的磁场会在周围空间产生电场，这种电场与磁场垂直，并且首尾相接，称为涡旋电场。如果在涡旋电场处存在导体，电场就会推动电荷运动，产生涡旋电流。

电磁炉就是利用这种原理制作的。在电磁炉内部，通过一定的方法将50Hz的常用交流电变为直流，然后再变为20KHz左右的高频电流。高频电流通入电磁炉面板中的线圈里，就会产生高频磁场。

线圈产生的高频磁场会在周围产生高频电场，这个电场遇到导体——锅底，就会产生涡旋电流。由于铁锅存在电阻，因此这个涡流就会产生热量。也就是说，电磁炉加热原理是直接在锅底产生电流加热食物，而电磁炉面板发热量很少。锅底的热量多数被食物吸收，因此热效率很高。据统计，电磁炉的能量转换效率达90%，传统电热炉为70%，而燃气灶因为加热了周围空气，热效率只有30%。如果电磁炉打开，但是不放铁锅时，涡旋电场附近没有导体，因此不会产生电流，也不生热。此时电磁炉会报警，同时断电，相比于传统炉具更加安全。

电磁炉一般要使用铁锅或者不锈钢锅，这是因为铁锅有两个好处：

• 第一，铁锅是导电的。如果用陶瓷锅，其不导电，就不能产生涡流。
• 第二，铁锅是铁磁性的。所谓铁磁性，就是在外加磁场的情况下，物质会被磁化，形成与外界磁场相同方向的磁场，从而可以加强外界磁场。高频电流产生的磁场被加强之后，可以产生更强的涡旋电场，电流才足够大。如果使用铜锅或者铝锅，这两种金属不是铁磁性的，不能加强磁场，因此涡旋电场不够大。

二.电磁炉对人体有危害吗？

由于电磁炉产生高频振荡磁场，会有电磁波产生。但是，电磁炉的频率只有2万Hz左右，相比于微波炉20亿Hz，频率低了十万倍。而且，电磁炉辐射电磁波范围很小，只局限在电磁炉附近一个很小的范围内，强度也不足以对普通人产生危害。

不过，这种电磁波依然可能对某些电子设备产生影响，例如对装有心脏起搏器的人，最好避免距离电磁炉太近。

三.涡流的应用和危害

除了微波炉，涡流在生活中还有许多应用。例如，机场安检时使用的手持式安检仪（金属探测器）原理与电磁炉相同。

这种安检仪内部有个线圈，通过交流电时会产生变化磁场，变化磁场又产生涡旋电场。如果探测器附近有金属导体，那么导体中就会产生涡流。这个涡流也会产生感应磁场，而探测器中有元件可以感受到这个磁场，于是发出警报。探雷器等工具的原理也是类似的。

涡流也有一些危害。在电流、磁场发生变化时，会产生热量。如果这个热量不是我们需要的，那么就会造成能量损失，效率下降。最典型的就是变压器。

我们之前谈到过：变压器的基本原理是一端输入变化电流，产生变化磁场，变化磁场通过导磁介质通入变压器另一端，靠电磁感应作用实现变压。

在这个过程中，由于磁场是变化的，所以会在导磁介质中形成涡流，变压器就会变得很烫，不光影响效率，而且容易发生火灾。人们为了解决问题，首先使用电阻比较大的硅钢来制作导磁介质，同时让回形硅钢一片片贴在一起，中间用绝缘介质隔开。这样就保证了磁场可以顺着硅钢片传导，但是涡流却被大大减小了。

尽管如此，变压器工作时还是会发热。我们手机、电脑的充电器上都有变压器，充电时会变得比较热。小时候玩的任天堂游戏机，变压器也是最容易发热的。家长不在家时小孩偷偷玩游戏机，家长回来就要摸一下变压器，如果热了，就说明孩子没有乖乖学习。不过，现在的孩子应该都不认识这种游戏机了，大家都迷上手机了。