电饭煲原理，微波炉的工作原理

加热与保温

1．电饭锅原理

电饭锅（电饭煲）能自动控制电加热的程序，把饭煮得香喷喷且柔软可口。电饭锅怎样能够感应水分是否刚好蒸干？又是怎样保持饭的温度的？

电饭锅是利用发热板在铝质锅的底部发热来煮饭的。发热板内藏电热线，电热线由自动开关控制。发热板的中央有一圆孔，孔内有一感温软磁，它借着弹簧向上顶贴着锅底。这是一种纯铁氧体。它在103摄氏度或以下时，可以被永久磁铁吸引。但当温度升至103摄氏度时，则失去磁性，不再受永久磁铁吸引。

当按下开关按键，开关横杆把磁铁向上顶贴着感温软磁，这时发热线接通，开始加热。当锅内的饭沸腾后，锅内的水就渐渐减少，当水开始蒸干，锅内的温度就由100摄氏度上升。当升至103摄氏度时，感温软磁就不受磁铁吸引，开关的杠杆因弹簧的弹力及本身的重力而下降，压使接触点分开，发热线就断电，同时，接通另一保温电路，保持饭的温度在70摄氏度左右。

如图4－2（a）所示，是电饭煲电路简图。其中，K₁为磁钢式限温开关，K₂为双金属片保温开关，R为电热盘中管状电热元件，T为热熔式超温保护器，R₁、R₂为限流电阻，L₁为煮饭指示红色氖灯，L₂为保温指示黄色氖灯，原理如图4－2（b）所示。

图4－2　电饭煲电路简图

电饭煲的奇异功能，就在于K₁、K₂两个开关的妙用。

插头插入电路，闭合K₁之前，你会看到红、黄两指示灯交替发光。内锅温度开始较低，双金属片开关K₂自动接通，L₂支路被短路，黄灯L₂不亮，红灯L₁亮，且R发热。当内锅温度达到70～80摄氏度时，K₂自动断开，由于R《R1，L₁支路被R短路，红灯L₁熄灭，L₂支路与R串联，黄灯发亮。由于R₂的阻值很大，流经L₂、R₂、R、T回路的电流很小，R消耗的电能很少，内锅温度降低。当温度低于70摄氏度时，K₂再自行接通。如此循环，内锅温度保持在70～80摄氏度范围内，饭煮不熟。

用手按下磁钢式限温开关K₁，此时L₂支路被短路，黄灯L₂不亮，L₁支路与R并联，红灯L₁亮且R持续发热。当内锅温度达100摄氏度时，内锅中的水汽化。饭煮熟后，K₁自动跳开，如同K₂自动跳开一样，进行上一段分析中的循环，米饭温度保持在70～80摄氏度范围。一旦磁钢式限温开关K₁失灵，内锅温度过高时，热熔式超温保护器T将发挥作用，使电路断开。

2．微波炉的工作原理

家庭常用的用电器还有微波炉。微波就是频率介于300兆赫～30吉赫（1吉赫＝10³兆赫＝10⁹赫，波长介于1～100厘米）的电磁波。在水分子（H2O）中，H2的一端带正电，而O的一端带负电，在微波场内，电磁场对水分子产生作用力，迫使水分子的正、负两端急剧扭转振动，振动导致摩擦生热，使水分子温度升高。微波炉是可以产生微波场的装置，并能把所产生的场收拢在一定范围内，利用微波的能量把含有水分的食物加热，由微波的能量转变为食物的内能，迅速把食物加温煮熟。

微波炉所使用的微波频率为2 450兆赫，这是使水分子振动的最有效频率。瓷质盛器中没有水分子，也没有一端正一端负的其他物质分子，故微波炉的电场不能使其分子运动，即不会把瓷质物品加热。金属物质中有大量的自由电子，自由电子容易受到微波的电磁场作用而运动，并容易吸收微波能量而受热。因而在微波炉中都是用瓷器而不用金属器来盛放食物。

3．爱斯基摩人的冰屋

冰从来就是冷的象征，冰天雪地的环境往往会给人极度寒冷的感觉。但是，在冰雪凛冽的冬天，生活在北极圈里的爱斯基摩人，却凭着用冰垒成的房屋，熬过严寒的冬天（见图4－3）。

图4－3　爱斯基摩人的冰屋

在北极圈内，有取之不尽的冰，又有用之不竭的水。每当冬天到来之前，爱斯基摩人都要建造冰屋。他们就地取材，先把冰加工成一块块规则的长方体，这就是“砖”；用水作为“泥”。材料准备好以后，他们在选择好的地方，泼上一些水，垒上一些冰块，再泼一些水，再垒一些冰块；前边不断地垒着，后边不断地冻结着，垒完的房屋就成为一个冻结成整体的冰屋。这种房屋很结实，被誉为爱斯基摩人的令人羡慕的艺术杰作。

爱斯基摩人的冰屋是怎样起到保暖防寒作用的呢？如图4－4所示。

首先，由于冰屋结实不透风，能够把寒风拒之屋外，所以住在冰屋里的人，可以免受寒风的袭击。

其次，冰是热的不良导体，能很好地隔热，屋里的热量几乎不能通过冰墙传导到屋外。

图4－4　冰屋的构造

再次，冻结成一体的冰屋没窗子，门口挂着兽皮门帘，可以大大减少屋内外空气的对流，起到保温的作用。

正因为如此，冰屋内的温度可以保持在零下几度到十几度，这相对于零下50多摄氏度的屋外，要暖和多了。爱斯基摩人穿上皮衣，在这样的冰屋里完全可以安全过冬了。当然，冰屋里是不允许生火取暖的，因而冰屋里的温度比起纬度较低的其他地方冬天的室内温度还是要低得多，不过，这对于世代生活在寒冷中的爱斯基摩人来说，已经是温暖的环境了。