Hiện tượng CƯĐT có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế: chế tạo ra các loại máy phát điện một chiều, xoay chiều, chế tạo máy biến thế, bếp từ…
Trong thời gian cho phép, chúng tôi đi tìm hiểu về bếp điện từ:
1. Bếp điện từ là gì?
Bếp từ (hay bếp điện từ) là loại bếp dùng trong nội trợ, sử dụng nhiệt biến đổi từ điện từ trường giữa bếp với nồi nấu để sinh ra nhiệt và làm chín thức ăn.
Sử dụng DĐCƯ trong đun nấu tạo nên nguồn nhiệt trong chính bản thân nồi nấu. Điều đó giúp tăng hiệu suất nhiệt, giảm hao phí … khiến thời gian đun nấu
2. Nguyên lý hoạt động
- Bếp cảm ứng được chế tạo dựa trên nguyên lý từ trường trong cuộn dây và DĐ Fu-cô. Người ta đặt một cuộn dây dẫn điện dưới một tấm vật liệu cách điện, cách nhiệt (thường là sứ thủy tinh vì ngoài khả năng cách điện, cách nhiệt, nó còn có tính thẩm mỹ). Khi cho DĐ chạy qua cuộn dây sẽ tạo ngay tức thời từ trường trong khoảng cách vài milimét trên bề mặt bếp. Đáy nồi bằng kim loại (sắt nhiễm từ) nằm trong từ trường này sẽ sinh ra DĐ Fu-cô và nóng lên, nấu chín thức ăn như đối với cách đun nấu thông thường. Để thay đổi nhiệt độ đun, người ta thay đổi cường độ từ trường xuyên qua đáy nồi bằng cách thay đổi cường độ DĐ, điều này có thể thay đổi được bằng cách thay đổi trị số của điện trở, để tăng hiệu quả dẫn nhiệt, người ta chế tạo đáy nồi có lớp kim loại dẫn nhiệt tốt như nhôm, đồng phủ lên lớp vật liệu sắt từ, dưới cùng có thể là lớp vật liệu có độ bền cao như inox...Ngoài ra, để thay đổi từ trường gửi qua đáy nồi, người ta còn sử dụng PP thay đổi tần số dòng xoay chiều (biến tần), tức là làm thay đổi thời gian của sự biến thiên cảm ứng từ. Cách này hiện nay được sử dụng trong bếp từ.
- Sơ đồ nguyên lý chung:
- Giải thích sơ đồ nguyên lý của bếp từ:
Khi trong cuộn dây (1) có DĐ biến thiên (DĐ tần số cao) chạy qua, nó tạo nên một trường điện từ (có các ĐST màu vàng cam) tương tác với nồi kim loại (2) làm cho nồi nóng lên, nhiệt lượng đó được truyền từ nồi vào các đồ nấu (3)
bên trong. Và vùng (4) bên ngoài nồi thì không bị ảnh hưởng (nếu nhấc nồi ra khỏi bếp hoặc tắt bếp, quá trình nung nóng cũng kết thúc ngay lập tức).
3. Cấu tạo bếp
- Bên trong bếp từ là một cuộn dây để tạo ra 1 trường điện từ biến thiên với tần số cao, bằng cách thay đổi tấn số, ta có thể thay đổi nhiệt độ của bếp từ. Việc thay đổi nhiệt độ như vậy khác với cách thay đổi nhiệt độ bằng việc thay đổi cường độ DĐ xoay chiều như ta thường nghĩ. Một cách gần đúng có thể coi tất cả từ thông hướng thẳng góc với mặt bếp để xuyên lên đáy nồi.
Hình 2.18. Cấu tạo bên trong bếp điện từ
- Thành phần quan trọng nhất trong bếp điện từ là mạch công suất và cuộn cảm. Cuộn cảm thường dùng dây cáp đồng (được sơn hoặc tráng một lớp cách điện) quấn tròn trên một mặt phẳng, hệ thống làm mát chỉ cần dùng quạt cỡ nhỏ (thường là loại 8 ~ 12 cm).
4. Tại sao thức ăn đun nấu trên bếp điện từ lại chín được?
- Bản chất của việc nấu chín thức ăn: Dù là sử dụng nhiệt trực tiếp (như bếp điện, bếp gas,
lò nướng,…) hay là sử dụng bếp điện từ thì bản chất của việc nấu chín thức ăn vẫn là sự tác động lên các phân tử thức ăn tạo ra sự va đập giữa các phân tử đó, sự va đập càng mạnh thì thức ăn càng được nấu chín nhanh hơn.
- Đối với bếp điện từ: Bên trong bếp điện từ đã tồn tại 1 cuộn dây tạo ra từ trường, và nồi nấu được làm bằng kim loại đặc biệt có từ tính. Chúng ta có thể xem đáy nồi là một cuộn dây thứ cấp có điện trở nhỏ, DĐ Fu-cô đi qua khiến các electron di chuyển với tốc độ cao va đập vào nhau và sinh ra một nhiệt lượng lớn. Nhiệt lượng sinh ra phụ thuộc vào các yếu tố: cường độ, tần số của từ trường, diện tích của đáy nồi.