广东第二师范学院学生实验报告
院（系）名称 | 物理系 | 班别 | 姓名 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
专业名称 | 物理学（师范） | 学号 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
实验课程名称 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
实验项目名称 | 应用物理技术——家用电器厨房器具2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
实验时间 | 201 年 月 日时1时 | 实验地点 | 物理 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
实验成绩 | 指导老师签名 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果与分析、实验心得、实验问题回答 一、实验目的 1、掌握电磁炉、微波炉的使用； 2、熟悉电磁炉、微波炉主电路部件。 3、掌握的电磁炉、微波炉的结构及工作原理。 4、测量电磁炉、微波炉的电磁辐射。 二、实验原理 电磁灶是一种利用电磁感应加热方法烹调食物的家用电热炊具，它具有安全、卫生、高效、节能的特点。 （一）电磁灶的工作原理及分类 1．电磁灶的工作原理 电磁灶主要由励磁装置、铁磁材料锅底的炊具以及控制部分组成，当励磁线圈中通过交流电时，在线圈周围将产生交变磁场，即电能变为磁能，这一交变磁场的磁力线经过锅底形成回路，而在锅底的良导电材料中产生感应电势，从而在锅底产生感应电流，这样磁能又转变成电能。然后这一涡流在锅底内通过锅底本身材料电阻产生焦耳热，从而最终实现电能与热能的转换。 2．电磁灶的分类 电磁灶一般按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类。低频电磁灶一般直接使用工频电流（50Hz或60Hz)，故又称为工频电磁灶；而高频电磁灶是利用工频变成高频后的电流(20kHz以上）。由于其使用电流频率不同，故而两种电磁灶的结构、电路和性能特点各不相同。在家用电磁灶中，使用较多的还是高频电磁灶。 （二）电磁灶的基本结构 1．工频电磁灶 工频电磁灶基本结构如图8-19所示，它是由励磁线圈、励磁铁芯、灶台台板、壳体、烹饪锅、控制元件等部分组成。 工频电磁灶设计和制造的关键问题是消除使用中电磁灶本升身产生振动和噪声，同确保使用者的安全。 早期工频电磁灶的励磁线圈仅有两个磁极，锅体的振动和噪声很大，后来采用四个以上多个磁极和在线圈中串接移相电容后，锅体的振动和噪声就大大减小了。 工频电磁灶对烹饪锅的结构和材料有一定的要求，如要求烹饪锅导磁导热性好，热效率高，发热量大，耐腐蚀等。研究表明单一材料不论哪种都不满足要求，不适于制造工频电磁灶的锅体，必须采用不同金属的复合材料才行。复合材料的典型结构一般是由铝一铁复合板为基材，采用不锈钢包复，形成从内到外的不锈钢一铁一不锈钢一铝四层复合体。 2．高频电磁灶 高频电磁灶的基本结构如图8-20所示，它由高频感应加热线圈、高频电子转换装置、控制系统、灶台台板、烹调锅等部分组成。工作时，整流器首先将工频电流转换为直流电，再通过高频电子转换装置使其转换为高频电流。高频电流流过扁平空心螺旋状的感应加热线圈后，产生高频交变磁场，其磁力线穿透灶面作用于金属烹调锅产生涡流而发热。 高频电磁灶中，必须有高频转换电路将频率为50Hz的工频电流转换为高频电流，这是工频电磁灶与高频电磁灶在结构上的本质区别，用于高频电磁灶的高频转换电路形式很多，实际采用的电路差别也很大。同时，高频电磁灶有较完善的控制和保护电路，但实际应用的电路差别也很大。对于高频转换电路、控制系统电路的基本工作原理，读者可以参照有关资料。电磁灶的台面板一般采用高强度，耐高温的钢化陶瓷材料或石英微晶玻璃制作而成。 微波炉结构特点和工作原理 微波炉主要由炉腔、炉门和控制电路等几部分组成。 1．炉腔：是一个微波谐振腔，是把微波能变为热能对食物进行加热的空间。在炉腔底部装一只由微型电机带动的玻璃转盘，把被加热食品放在转盘上与转盘一起旋转，使其与炉内的高频电磁场作相对运动，以达到炉内食品均匀加热的目的。 2．炉门：是食品的进出口。炉门由金属框架和观察窗组成。既要求从门外可以观察到炉内食品加热的情况，又不能让微波泄漏出来。观察窗的玻璃夹层中有一层金属微孔网，既可透过它看到食品，又可防止微波泄漏。由于金属网孔大小是经过精密计算的，所以完全可以阻挡微波的穿透。 3．控制电路：控制电路如图1所示，又分为低压电路，控制电路和高压电路三部分。 高压变压器次级绕组之后的电路为高压电路，主要包括：磁控管、高压电容器c、高压变压器T、高压二极管D。磁控管是微波炉的心脏，微波能就是由它产生并发射出来的。它的工作需要很高的脉动直流阳极电压和约3～4V的灯丝电压。由高压变压器及高压电容器、高压二极管构成的倍压整流电路为磁控管提供了满足上述要求的工作电压。 高压变压器初级绕组之前至微波炉电源入口之间的电路为低压，电路(也包括了控制电路)主要包括：保险管Fu、热断路器保护开关sw6、sw7、联锁开关swl～sw3、照明灯、定时器及功率分配器开关sw4、sw5、转盘电机M3和风扇电机M2等。 转盘电机与风扇电机为同步电机，即微波炉工作时转盘电机转动并带动玻璃转盘，风扇电机也同步转动，对磁控管及其它主要部件进行冷却。 三、实验器材 电磁炉、微波炉、电磁辐射测试仪、螺丝刀、万用电表、电烙铁等。 四、实验要求： １、认真预习，复习电磁炉、微波炉的基本原理。 ２、进入实验室后，接受教师的检查和提问。 ３、做好实验报告，要善于分析实验中遇到的现象和问题。 五、实验内容： 1、正确使用电磁炉。 ①平整放置电磁炉，保证电磁炉气孔通畅，选择合适的锅具，切勿在可能受潮或靠近火焰的地方使用电磁炉。 ②电源线要符合要求：电磁炉由于功率大，在配置电源线时，应选能承受15A电流的铜芯线，配套使用的插座、插头、开关等也要达到这一要求。否则，电磁炉工作时的大电流会使电线、插座等发热或烧毁。另外，如果可能，最好在电源线插座处安装一只保险盒，以确保安全。 ③检测炉具保护功能要完好：电磁炉具有良好的自动检测及自我保护功能，它可以检测出如锅具是否合适使用、锅具移开后（无锅）能自动停止工作并报警（发出声音或闪灯），炉温是否过高（含空烧）等情况。如果电磁炉的这些功能丧失，使用电磁炉是很危险的。 ④按按钮要轻、干脆：电磁炉的各按钮属轻触型，使用时手指的用力不要过重，要轻触轻按。当所按动的按钮启动后，手指就应离开，不要按住不放，以免损伤簧片和导电接触片。 2、记录电磁炉的种类、型号和规格。
3、熟悉电磁炉的电路，识别电路元器件。 ①旋下电磁炉外壳螺钉，取下面板。 对照实物找出主板控制电路中的主要元器件：加热线圈、整流桥堆、滤波电容、滤波电感（扼流圈）、高频谐振电容、IGBT功率管、功率调节和显示等元件的位置。 ②对照电路图，记下各个零部件之间的连接方法。 ③旋下固定加热线圈的螺钉，翻转加热线圈，记录嵌放在塑料托盘上扁形磁条数量，扁形磁条是为提高磁场而安装的。观察加热线圈是否由多股高强漆包线统成的辫状线绕制成线圈。
④观察整流桥堆、滤波电容、滤波电感（扼流圈）、高频谐振电容、功率调节和显示等元件的结构。 做完后 4、恢复电磁炉原状态。 5、正确使用微波炉。 ①平整放置微波炉，保证微波炉气孔通畅，微波炉上的散热窗栅不要被物品覆盖，后部应留有不少于10厘米的空间，顶部要留有不少于5厘米的空间。应该选择在干燥通风的地方，应避免放在有热气、水蒸气和自来水可进入或溅入微波炉里面去的地方。微波炉附近不要有磁性物质，以免干扰炉腔内磁场的均匀状态，使工作效率下降。 ②选择的合适锅具。在使用微波炉之前，应检查所用器皿是否适用于微波炉。微波炉中通常使用陶瓷、耐热玻璃、耐热塑料等器皿，忌用金属器皿。使用保鲜纸遮盖食物烹调时，请将保鲜纸一角摺上，使蒸汽可以排出。煮好后将保鲜纸小心拆开，避免蒸汽灼伤。 ③微波炉在没有放入食品之前，请不要启动微波炉，以免空载运行时损坏磁控管。为防止一时疏忽而造成空载运行，可在炉腔内置一盛水的玻璃杯。 ④忌长时间在微波炉前工作：开启微炉后，人应远离微波炉或人距离微波炉至少在1米之外。不要将眼睛紧靠微波炉5厘米之内去观看微波炉工作。因为眼睛对微波最敏感，以免受到不必要的伤害。 ⑤使用微波炉时一定要关好炉门，确保连锁开关和安全开关的闭合。微波炉关掉后，不宜立即取出食物，因此时炉内尚有余热，食物还可继续烹调，应过1分钟后再取出为好。定期检查炉门四周和门锁。如有损坏、闭合不良，应停止使用，以防微波泄漏。 6、记录微波炉的种类、型号和规格。
种类的定义参见书本。 7、熟悉微波炉实验电路，识别电路元器件。 ①旋下微波炉外壳螺钉，取下外壳。 找出磁控管、波导、热继电器、高压电容、高压二极管、漏磁变压器等元件的位置。 ②对照电路图，记下各个零部件之间的连接方法。 8、记录中热继电器、高压电容、高压二极管、漏磁变压器、磁控管等元件相关参数
9、用万用表测试微波炉的高压电容、高压二极管、磁控管的正反向电阻，并记录其数据。
*10、学习微波炉常见关键点电压的测试。磁控管灯丝电压、磁控管阴极电压、漏磁变压器的初级及次级电压的测试。 11、恢复微波炉原状态。 12、测量电磁炉、微波炉的电磁辐射 ①阅读电磁辐射测试仪使用说明书，掌握测试仪的使用。 ②测量电磁炉、微波炉的电磁辐射
注：安全距离值：可以是不报警时的距离值或测量值为零时的距离值 ③上表所得数据说明什么问题？（从辐射强度和安全距离等方面考虑） 答：1、如表所示，在靠近电磁炉时，电场值跟磁场值是超标的，在安全距离值方面，电场值为29cm，磁场安全距离值为100cm. 2、在靠近微波炉时，磁场值是超表的。磁场的安全距离值是322cm，属于比较远的距离，所以我们在使用微波炉的时候要注意保持距离. 3、家用微波炉使用的是(2450±50)MHz频段 频率（兆赫） 受影响的主要组织 主要生物效应 100以下 可穿透但不受影响 150～1200 体内器官 人体组织过热时，使体内各器官受到损伤 1000～3000 眼睛水晶体 对组织加热显著，眼睛水晶体最易受影响 3000～l0000 皮肤外层、眼睛水晶体 随温度升高，皮肤灼热 10000以上 皮肤 皮肤表面部分反射或部分吸收而发热 家用微波炉使用的频率是2450MHz，由表分析可知，它不可能穿进人体而损伤内部器官，仅体表组织吸收发热而已，一般不影响健康。 4、要避免微波带来的伤害，需要在安全距离之外，此外，微波容易损伤人的眼睛和睾丸，应特别注意。 六、实验报告要求 明确实验目的，整理和计算各项实验的数据，分析讨论实验结果。 2、记录电磁炉的种类、型号和规格。
6、记录微波炉的种类、型号和规格。
8、记录中热继电器、高压电容、高压二极管、漏磁变压器、磁控管等元件相关参数
9、用万用表测试微波炉的高压电容、高压二极管、磁控管的正反向电阻，并记录其数据。
1、电磁炉与微波炉都是大功率用电器。 2、家用微波炉使用的频率是2450MHz，也就是1000～3000MHZ波段，可能受伤的部位是眼睛、水晶体 ，伤害是对组织加热显著，眼睛水晶体最易受影响 它不可能穿进人体而损伤内部器官，仅体表组织吸收发热而已，一般不影响健康，但是要特别注意保护眼睛。、 3、微波炉带有中热继电器、高压电容、高压二极管、漏磁变压器、磁控管等元件，其中，高压电容电压可达到2000V左右，要特别注意安全。 4、微波炉的高压电容正反向电阻差别的级别不大；高压二极管正向电阻为0，反向电阻10.4兆欧，与二极管的性质相吻合；磁控管的正反向电阻都一样，这与其内部结构相符合。 5、电磁炉和微波炉的磁场值都很大，微波炉的电场值为0，这与微波炉的结构有一定关系。微波炉的磁场值比电磁炉的大，也与微波炉产生微波的原理相符合。 七、实验心得 2、通过此次实验，让我们认识到电磁炉以及微波炉的磁场辐射强度较大，对眼睛有一定伤害。尤其是在使用微波炉时，在3米左右还是可以检测到辐射的磁场。因此在使用的时候，要保持一定的距离，不要长时间近距离观察炉内情况，加热完毕后也应该等一会儿，再打开微波炉。 3、电磁炉的电场辐射强度较大，特殊人群应注意保持一定距离，以免受到电场影响。 4、电磁炉以及微波炉的额定功率均较大，在使用时应该注意配置合适的电源线，以及质量良好的插座等等，避免发生事故。 5、实验过程中要注意规范使用电器，不能将金属、可乐等物品放入微波炉，以免引起爆炸。此外，在使用时，也不能长时间注视电磁炉炉内，以保护眼睛。 八、实验思考题： 1、实验用的电磁炉是什么类型，它结构主要几部分组成？每个部分由什么组成？ 答：高频电磁灶炉 高频电磁灶由加热线圈、灶面板、控制保护电路三部分组成。  1）加热线圈：高频电磁灶的加热线圈呈扁平空心螺旋状,直径在180 mm左右，由16--20股 如0.5 mm的电磁线胶合绕制而成。它产生20--50 kHz的高频交变磁场，其磁力线穿透灶面和锅体，并在锅体内产生涡流，从而产生焦耳热，达到烹凋的目的。 2）灶面板：电磁灶的灶面板常采用4 mm厚的结晶陶瓷玻璃或石英结晶玻璃，以满足电磁灶的耐热性能(300℃左右)、机械硬度、热冲击性能、机械冲击性能、良好的绝缘性能、耐水和耐腐蚀 等特殊需求。 3）控制保护电路： 2、实验用的微波炉是什么类型，它结构主要几部分组成？每个部分由什么组成？ 答：按功能不同为：多功能复合型微波炉； 按控制方式不同：电脑控制式微波炉。 微波炉主要由加热腔体、微波源和控制系统三部分组成。 1)加热腔体：主要由腔体、搅拌器、转盘和炉门组成。 2)微波源：由磁控管、电源变压器、高压二极管、高压电容和波导等组成。 3)控制系统：主要由定时器、功率分配器、风扇电机、转盘电机、连锁开关、监控开关和保护开关等组成。 3、电磁炉的使用方法是怎样的？有那些优缺点？ 答：使用方法由参考书可知 使用须知： 1）电源线要符合要求。电磁炉由于功率大，在配置电源线时，应选能承受15A电流的铜芯线，配套使用的插座、插头、开关等也要达到这一要求。否则，电磁炉工作时的大电流会使电线、插座等发热或烧毁。另外，如果可能，最好在电源线插座处安装一只保险盒，以确保安全。电磁炉功率都在2100w左右，如果电线过老化应该单跑一根新线。 2）放置要平整。放置电磁炉的桌面要平整，特别是在餐桌上吃火锅等时更应注意。如果桌面不平，使电磁炉的某一脚悬空，使用时锅具的重力将会迫使炉体强行变形甚至损坏。另外，如桌面有倾斜度，当电磁炉对锅具加温时，锅具产生的微震也容易使锅具滑出而发生危险。 3）保证气孔通畅。工作中的电磁炉随锅具的升温而升温。因此。在厨房里安放电磁炉时，应保证炉体的进、排气孔处无任何物体阻挡，离开障碍物10CM以上；不能放在纸、布或其它易燃物体上使用。不能将电磁炉置于热源旁、阳光下、尘埃中和震动物体上使用。。炉体的侧面、下面不要垫（堆）放有可能损害电磁炉的物体、液体。需要提示的是，当电磁炉在工作中如发现其内置的风扇不转，要立即停用，并及时检修。 4）锅具不可过重。电磁炉不同于砖或铁等材料结构建造的炉具，其承载重量是有限的，一般连锅具带食物不应超过5公斤，而且锅具底部也不宜过小，以使电磁炉炉面的受压之力不至于过重、过于集中。万一需要对超重超大的锅具进行加热时，应对锅具另设支撑架，然后把电磁炉插入锅底。 5）清洁炉具要得法。电磁炉同其它电器一样，在使用中要注意防水防潮，和避免接触有害液体。不可把电磁炉放入水中清洗及用水进行直接的冲洗，也不能用溶剂、汽油来清洗炉面或炉体。另外，也不要用金属刷、砂布等较硬的工具来擦拭炉面上的油迹污垢。清除污垢可用软布沾水抹去。如是油污，可用软布沾一点低浓度洗衣粉水来擦。正在使用或刚使用结束的炉面不要马上用冷水去擦。为避免油污沾污炉面或炉体，减少对电磁炉清洗工作量，在使用电磁炉时可在炉面放一张略大于炉面的纸如废报纸，以此来沾吸锅具内跳、溢出的水、油等污物，用后即可将纸扔弃。 6）检测炉具保护功能要完好。电磁炉具有良好的自动检测及自我保护功能，它可以检测出如炉面器具（是否为金属底）、使用是否得当、炉温是否过高等情况。如电磁炉的这些功能丧失，使用电磁炉是很危险的。 7）按钮要轻、干脆。电磁炉的各按钮属轻触型，使用时手指的用力不要过重，要轻触轻按。当所按动的按钮启动后，手指就应离开，不要按住不放，以免损伤簧片和导电接触片。 8）炉面有损伤时应停用。电磁炉炉面是晶化陶瓷板，属易碎物。 必须使用由铁、能导磁的不锈钢、搪瓷(铁芯)和铸铁等材料制成的平底锅具。不能加热空锅，不能加热未开盖的罐头，否则罐头会炸裂；切勿敲击和避免硬物撞击灶面，勿将电磁炉靠近其它炉具同时使用。装有心脏起搏器的人应征得医生的同意才能使用电磁炉。严禁把金属物件插入灶内。灶具损坏，电器失效或出故障时，需交专业人员修理。移开锅具后请不要立即用手触摸灶面板，以免烫伤。不用时请拨下电源插头。电磁炉使用时会产生电磁干扰，要远离(3M以上)电视机、收录机和收音机。 优缺点：P30 电磁灶有五大优点： 1．热效率高。由于它是通过涡流直接给锅体加热，没有传导、辐射的热损失，热效率可达70％-80％之间，甚至高达83％(煤气灶效率40％，电炉52％)。 2．安全可靠。它不产生明火，灶面板不发热，就是把手帕或纸张垫在灶面板与锅体之间，接通电源，锅内水沸腾时，手帕或纸张也不会燃烧。故适合盲人、老人、病人使用，不会引起火灾。 3．清洁卫生。由于灶面板不发热，食物溢到面板上不会焦糊，容易擦净。 4．控温准确，它的功率在300—1200w之间，烹调温度可控制在50℃-200℃范围内。由于它的热惯性小，断电后马上断磁，停止加热，控温比较准确。 5．重量轻、体积小，使用方便。 缺点： 1）电磁灶的缺点是辐射出来的电磁波干扰电视机、录音机等。 2）对锅子的材料(是导磁的金属，电阻系数大些)和形状(锅底是平的，便于电磁炉导磁)有一定的要求。 4、微波炉的使用方法是怎样的？在安全方面应注意些什么？ 答：微波炉是一种很有用途的电炊器具，但如果使用不当，会影响微波炉的性能和使用寿命。一般来说，使用时应注意以下几点： (1)盛放食物的容器宜用非金属耐热材料制作，不能使用金属器皿。 (2)食物块的大小宜适当控制。体积越大，烹调时间越长，因为微波有一定的穿透深度，但是并非微波能穿透所有的物体。食物烹调时，若食物1 cm厚的表层可以吸收微波的一半，以下的1 cm再吸收余下的一半，依此类推，越接近食物中心，能吸收的微波就越少。食物的直径超过5cm时，它的中心就要靠热传递来完成烹调。由于热量不易散失，这种热传递时间不会太长。 (3)食物块形状规则的加热较均匀，几何形状较薄或较窄小处易出现过热现象。 (4)冷冻食品应先解冻，后烹调，防止出现外层已熟而中间未解冻的现象。 (5)微波炉炉腔附近的温度探针应插进食物中心。 (6)关闭炉门，要随时注意可靠密封。并定期对微波泄漏量进行检查。 (7)微波炉应远离磁性材料，防止干扰炉内磁场的均匀程度，使工作效率下降。 (8)微波炉工作时，不要把脸贴近炉门玻璃观察窗观看食品烧煮情况，防止微波泄漏损害眼睛。 (9)检修微波炉前，应先断电、后检修，切不可在通电的情况下检修磁控管或波导。 (10)微波炉每次使用完毕，应该用软布把炉腔内外擦拭干净。暂时不使用时，应拔去电源插头或在炉腔内放一碗水，以免有人不慎打开开关，使微波炉空烧而损坏磁控管。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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微波炉,电磁炉,使用,加热,高压
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