科學(xué)發(fā)現(xiàn)：電磁感應(yīng)烹飪可以減少廚房碳排放

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為了抑制氣候變化，許多專家呼吁大規(guī)模使用電力替代化石燃料。目標(biāo)是將家庭供暖、汽車供能等過程電氣化，使用風(fēng)能、太陽能以及水能這樣低碳排放或是零碳排放的能源來滿足日益增長的電力需求。
在加利福尼亞，包含伯克利、舊金山在內(nèi)的30多座城市已經(jīng)采取行動(dòng)，禁止大部分新建建筑使用天然氣。目前，舊金山建筑內(nèi)能源使用產(chǎn)生的溫室氣體排放量，已經(jīng)超過總排放量的40%。
在室內(nèi)供暖、提供熱水以及烘干衣物方面，使用電力都是比較便捷的，但是廚房內(nèi)的電氣化就要更具爭議一些。傳統(tǒng)的電爐，無論是加熱還是冷卻都非常慢。而且電爐的加熱線圈在關(guān)閉幾十分鐘后仍是熱的，還會(huì)給居民生活留下一定的安全隱患。
一位謹(jǐn)慎的廚師會(huì)怎么做呢？一個(gè)高科技的替代品就是電磁感應(yīng)。這項(xiàng)技術(shù)最初是在一百多年前首次被提出，然后在1933年芝加哥世界博覽會(huì)上向大眾進(jìn)行展示。如今的電磁爐和嵌入式灶具在歐洲和亞洲都已經(jīng)十分普遍，但是在美國仍然是一個(gè)新興技術(shù)。隨著更多的城市和州都開始進(jìn)行電氣化，下面我們就來看一看電磁感應(yīng)的工作原理，以及將它應(yīng)用于烹飪的優(yōu)勢與弊端。
無火加熱
我是專門研究電磁場的電氣工程師。我的工作主要集中在醫(yī)學(xué)治療設(shè)備方面。但無論是把人體組織還是灶具上的平底鍋置于電磁場之中，原理都是一樣的。


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要了解電磁場到底是什么，最重要的是了解它周圍由電荷產(chǎn)生的電場，電場本質(zhì)上就是朝各個(gè)方向延伸的力。想想靜電，它通常就是由摩擦產(chǎn)生的電荷。如果你讓氣球在頭發(fā)上摩擦，摩擦力就會(huì)讓氣球帶上靜止的電荷，當(dāng)你把氣球拿開的時(shí)候，就算氣球沒有碰你的頭發(fā)，頭發(fā)也會(huì)飛起來，靠的就是電荷間的吸引力。
像電線內(nèi)的電流這樣移動(dòng)的電荷會(huì)在電流周圍的區(qū)域產(chǎn)生磁場。地球有地磁場，正是因?yàn)槿诨牡睾藘?nèi)有著流動(dòng)的電流。
磁場也能夠產(chǎn)生電場，因此就有了電磁場一說。電磁場這個(gè)概念最初是在19世紀(jì)30年代，由英國科學(xué)家法拉第（Michael Farady）提出。法拉第發(fā)現(xiàn)如果帶電的導(dǎo)體，像是電線，被放置在移動(dòng)的磁場之中，那么在導(dǎo)體內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生電場，我們稱之為電磁感應(yīng)。如果導(dǎo)體是一個(gè)環(huán)，那么環(huán)內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生電流。
法拉第的發(fā)現(xiàn)為電動(dòng)機(jī)的發(fā)明打下了基礎(chǔ)，他的研究展示了除了傳統(tǒng)用火加熱以外的另一種加熱方式。
熱量從何而來?
所有的物質(zhì)都具有電阻，這就意味著當(dāng)內(nèi)部有電流經(jīng)過的時(shí)候，電流會(huì)受到阻礙，電阻會(huì)導(dǎo)致部分電能的損失，而這部分能量就轉(zhuǎn)化為熱能，從而加熱導(dǎo)體。在我生物醫(yī)學(xué)的研究之中，我們研究了使用無線電頻率的磁場來加熱人體的組織，從而幫助組織的恢復(fù)。
與傳統(tǒng)的灶具不同，電磁爐上面的加熱點(diǎn)被稱為電磁爐灶面，它包括了嵌在表面下的電線。為了達(dá)到最高的效率，工程師會(huì)希望灶面產(chǎn)生的磁場能可以最大程度的被上面的廚具所吸收。磁場會(huì)在廚具的下方形成電場，而因?yàn)閺N具有電阻，就可以在灶面溫度不變的情況下被加熱。
為了能達(dá)到最好的工作效果，電磁爐和嵌入式灶具通常需要在高磁場頻率下工作，通常是24千赫茲。同時(shí)他們還需要使用由磁場不會(huì)輕易穿過的材料制成的鍋。鐵、鎳含量高的金屬能夠吸收磁場，因此他們是制造電磁爐的最佳選擇。鐵比鎳更容易吸收磁場，而且也更便宜，因此鐵制的材料被廣泛用于電磁爐的生產(chǎn)之中。
更靈敏，更安全，但是也更貴
因?yàn)殡姶艩t需要有能夠吸收磁場的物質(zhì)才會(huì)產(chǎn)生熱量，因此本質(zhì)上來講，他們要比傳統(tǒng)的電爐更加安全，就算把手放在電磁爐灶面上也不會(huì)有明顯的熱度。而因?yàn)檫@些灶具并不會(huì)直接加熱灶面，廚具被拿開之后灶面會(huì)迅速冷卻，從而也減小燙傷的風(fēng)險(xiǎn)。
廚具本身受熱冷卻非常快，溫度的把握也能十分的精準(zhǔn)，這也是廚師們看重煤氣灶的價(jià)值所在。另一優(yōu)勢是電磁爐的表面大多光滑，一般由玻璃或陶瓷制成，因此清潔起來也比較容易。
現(xiàn)代電磁爐灶具的能效和傳統(tǒng)電爐的能效相差無幾，但卻是煤氣爐的兩倍。然而這并不意味著，電磁爐的使用成本就一定低。在美國的許多地區(qū)，天然氣要比電力便宜的多，有時(shí)天然氣價(jià)格僅為電的1/3或1/4。這某種程度上也解釋了為什么歐洲的電磁爐使用如此廣泛：因?yàn)闅W洲之前的天然氣價(jià)格要比電高得多。


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天然氣和石油主要用于空間加熱和水加熱。電力主要用于加熱設(shè)備和其他像是冰箱、電燈這樣的設(shè)備。
另一影響電磁爐使用率的因素是它的價(jià)格通常要比傳統(tǒng)的煤氣爐以及電爐高，盡管高也高不了多少。還有就是廚師們不得不替換掉鋁制，銅制，非磁性不銹鋼制以及陶瓷的鍋，因?yàn)檫@些鍋在電磁爐上都無法正常使用。一個(gè)快速檢測鍋是否能用的方式，就是看磁鐵能否吸附在鍋的底部，如果能，那么這個(gè)鍋就可以在電磁爐上使用。
盡管有著這些種種影響因素，我認(rèn)為降低天然氣使用的法令仍然會(huì)大幅增加電磁爐的使用。這些規(guī)定通常是針對新落成的建筑，所以現(xiàn)有的家庭住房一般不需要進(jìn)行這樣昂貴的轉(zhuǎn)變。
搬進(jìn)新家的單身青年或是家庭，也許還沒有購入廚具，而且他們有可能很看重電磁感應(yīng)技術(shù)帶來的安全性，特別是那些有孩子的家庭。最先做出改變的人們愿意為來自清潔能源的電力或者是一輛混合動(dòng)力車，一輛電動(dòng)汽車多支付一些錢，也許也不在乎再多花幾百美元買一個(gè)電磁爐以及配套的廚具了。
未來美國有可能在全國范圍內(nèi)實(shí)施碳定價(jià)，這一舉措有可能會(huì)抬高天然氣的價(jià)格。也有人越來越擔(dān)心室內(nèi)天然氣設(shè)備引起的空氣污染。在距電磁感應(yīng)技術(shù)首次被提出一個(gè)多世紀(jì)的今天，電磁感應(yīng)烹飪的春天有可能要來了。
撰文：Kenneth Mcleod，紐約州立大學(xué)、賓漢姆頓大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)教授，臨床科學(xué)與工程研究實(shí)驗(yàn)室主任
翻譯：先雨
審校：殷姝雅
引進(jìn)來源：theconversation
引進(jìn)鏈接：https://theconversation.com/magnetic-induction-cooking-can-cut-your-kitchens-carbon-footprint-151422


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